KR101450333B1 - 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치 - Google Patents

자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101450333B1
KR101450333B1 KR1020130013936A KR20130013936A KR101450333B1 KR 101450333 B1 KR101450333 B1 KR 101450333B1 KR 1020130013936 A KR1020130013936 A KR 1020130013936A KR 20130013936 A KR20130013936 A KR 20130013936A KR 101450333 B1 KR101450333 B1 KR 101450333B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antennas
signal
reception
virtual
received
Prior art date
Application number
KR1020130013936A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140100774A (ko
Inventor
최승운
정성희
Original Assignee
주식회사 만도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 만도 filed Critical 주식회사 만도
Priority to KR1020130013936A priority Critical patent/KR101450333B1/ko
Publication of KR20140100774A publication Critical patent/KR20140100774A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101450333B1 publication Critical patent/KR101450333B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4026—Antenna boresight
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/125—Means for positioning
    • H01Q1/1257—Means for positioning using the received signal strength
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

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

자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING AUTO-ALIGNMENT}
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.
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.
Figure 112013011629489-pat00001
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.
Figure 112013011629489-pat00002
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)

  1. 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.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합성 신호를 토대로 타깃 위치를 추정하는 타깃 위치 추정부를 더 포함하는 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
KR1020130013936A 2013-02-07 2013-02-07 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치 KR101450333B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130013936A KR101450333B1 (ko) 2013-02-07 2013-02-07 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130013936A KR101450333B1 (ko) 2013-02-07 2013-02-07 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140100774A KR20140100774A (ko) 2014-08-18
KR101450333B1 true KR101450333B1 (ko) 2014-10-13

Family

ID=51746474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130013936A KR101450333B1 (ko) 2013-02-07 2013-02-07 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101450333B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019190186A1 (ko) * 2018-03-27 2019-10-03 (주)스마트레이더시스템 레이더 장치
KR102232075B1 (ko) 2018-06-27 2021-03-25 주식회사 비트센싱 레이더 장치 및 레이더 장치에 이용되는 안테나 장치
KR102276975B1 (ko) * 2018-10-25 2021-07-13 주식회사 비트센싱 레이더 장치 및 레이더 장치에 이용되는 안테나 장치
EP3825718A4 (en) * 2018-10-25 2022-04-13 Bitsensing Inc. RADAR DEVICE AND ANTENNA DEVICE USED IN A RADAR DEVICE
EP3951428A4 (en) * 2019-04-22 2023-01-11 Bitsensing Inc. RADAR DEVICE AND ANTENNA DEVICE USED IN A RADAR DEVICE
JP6821845B2 (ja) * 2020-04-16 2021-01-27 パナソニック株式会社 レーダ装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001174540A (ja) 1999-12-15 2001-06-29 Fujitsu Ten Ltd 車両用レーダ装置の取付け角度調整方法および取付け角度調整用支援装置
KR100750967B1 (ko) * 2006-05-02 2007-08-22 한국전기연구원 가상 배열형 안테나 시스템 기반의 근거리 고해상도 차량용레이더 시스템
KR20110126938A (ko) * 2010-05-18 2011-11-24 주식회사 만도 센서 및 얼라이먼트 조절 방법
KR20120104866A (ko) * 2011-03-14 2012-09-24 주식회사 만도 얼라이먼트 조절 방법과 얼라이먼트 조절이 가능한 센서

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001174540A (ja) 1999-12-15 2001-06-29 Fujitsu Ten Ltd 車両用レーダ装置の取付け角度調整方法および取付け角度調整用支援装置
KR100750967B1 (ko) * 2006-05-02 2007-08-22 한국전기연구원 가상 배열형 안테나 시스템 기반의 근거리 고해상도 차량용레이더 시스템
KR20110126938A (ko) * 2010-05-18 2011-11-24 주식회사 만도 센서 및 얼라이먼트 조절 방법
KR20120104866A (ko) * 2011-03-14 2012-09-24 주식회사 만도 얼라이먼트 조절 방법과 얼라이먼트 조절이 가능한 센서

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140100774A (ko) 2014-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101450333B1 (ko) 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치
CN104901021B (zh) 具有仰角检测的mimo天线
EP2808944B1 (en) Antenna system of mobile communication base station
JP5610983B2 (ja) レーダ装置
CN100530820C (zh) 差分馈送多层天线
CN104901022A (zh) 具有改进的栅瓣特性的mimo天线
JP2019512081A (ja) 電磁放射を送信および受信するためのアンテナ構造を含むレーダーシステム
CN112136060B (zh) 用于机动车的mimo雷达传感器
CN110967671A (zh) 雷达装置、移动物体以及静止物体
EP3490060B1 (en) Radar device
WO2015113649A1 (en) Methods and apparatuses for testing wireless communication to vehicles
JP6844525B2 (ja) アンテナ装置
JP2014182023A (ja) 車載用のレーダ装置
JPWO2008136408A1 (ja) 金属壁付きパッチアンテナ
EP3525287A1 (en) Antenna, sensor, and vehicle mounted system
CN110320516A (zh) 雷达装置
JP2010008319A (ja) レーダアンテナ及びレーダ装置
Hott et al. Joint super-resolution and array interpolation for MIMO radar virtual arrays
CN108089161B (zh) 一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法
JP2011226794A (ja) レーダ装置
JP4118815B2 (ja) 電磁放射送受信装置
JP2012168194A (ja) レーダ装置
JP6360088B2 (ja) レーダ装置
EP3021418A1 (en) Dual polarized antenna
JP2020096284A (ja) アンテナ装置、及び通信方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170922

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180920

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190924

Year of fee payment: 6