KR101494390B1 - 근접전계시험 데이터 보상방법 및 이를 이용한 레이더 및 센서 - Google Patents

Abstract

본 명세서에서는 근접전계시험 데이터 보상방법에 대해 개시하고, 더욱 상세하게는 근접전계시험 데이터 보상방법 및 이를 이용한 레이더 및 센서에 대해 개시한다.
본 명세서에서 개시하는 근접전계시험 데이터 보상방법은 기 설정된 측정 시나리오에 따라 근접전계시시험 수행하는 단계, 측정 시나리오에 따라 보정값을 산출하는 단계 및 보정값에 기초하여 근접전계시험 데이터를 보상하는 단계를 포함한다.

Description

근접전계시험 데이터 보상방법 및 이를 이용한 레이더 및 센서{Near-Field Measurement Data Compensation Method and Radar and Sensor Using thereof}

본 명세서에서는 근접전계시험 데이터 보상방법에 대해 개시하고, 더욱 상세하게는 근접전계시험 데이터 보상방법 및 이를 이용한 레이더 및 센서에 대해 개시한다.

레이더는 매우 짧은 시간에 발생시킨 마이크로파 또는 밀리미터파를 높은 지향성을 가진 안테나를 이용하여 목표물에 방사한 후, 목표물로부터 반사되는 반사파를 수신하여 레이더로부터 목표물까지의 거리 또는 목표물의 형태를 감지하는 장치이다. 한편, 일반적인 근접전계 시험은 신호 발생기나 네트워크 분석기로 연속파 혹은 펄스 형태의 신호를 발생시켜 전자기적으로 가까운 거리에서 측정하는 방법이다.

디지털 빔형성 기법을 이용한 능동위상배열레이더의 수신 성능에 대한 검증은 근접전계시험을 통하여 이루어지고 있으며, 이를 통하여 레이더 각각의 수신경로 특성을 측정하여 레이더를 실제 상황에서 운용할 수 있도록 기준 값(채널정렬 값)을 추출하고 있다. 여기에서 기준 값은 레이더가 얼마나 최적화된 상태에서 운용될 수 있는지에 대한 매우 중요한 파라미터이며, 이를 레이더의 처리부에 저장하고 계속적으로 보정하여 레이더 상태를 운용 가능하도록 유지시킨다.

실제 운용상태에서는 위와 같은 과정을 통하여 레이더를 운용하나, 종래의 근접전계시험에서는 레이더의 수신경로 상태가 변화하는 경우, 각 수신경로로 측정된 데이터만을 이용하여 기준 값(채널 정렬 값)을 추출하기 때문에 측정된 시험 데이터는 의미가 없어지게 되는 문제점이 있다. 또한, 레이더 분야에서 근접전계 시험의 수신성능에 대한 검증은 통상적으로 약 3시간 전후가 소요되는데, 이렇게 긴 시간 동안에 수신 경로에 변화가 발생하게 되면 이를 보완할 수 있는 방법이 없었다.

본 명세서에서는 실제 운용상태와 유사하게 근접전계시험에서도 짧은 시간 내에 보정 기능을 수행하여 기준 값(채널 정렬 값)의 데이터를 보상하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 명세서에서 개시하는 근접전계시험 데이터 보상방법은 기 설정된 측정 시나리오에 따라 근접전계시험을 수행하는 단계, 측정 시나리오에 따라 보정값을 산출하는 단계 및 보정값에 기초하여 근접전계시험 데이터를 보상하는 단계를 포함한다.

상기 측정 시나리오는 측정주파수 및 측정위치의 순서를 포함한다.

상기 보정값은 신호발생기로부터 발생된 입력신호와 상기 입력신호가 입력된 수신채널의 출력신호에 기초하여 측정된 값인 것을 특징으로 한다.

상기 근접전계시험을 수행하는 단계와 상기 보정값을 산출하는 단계는 동일한 상기 측정주파수 및 측정위치에 대해 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서 개시하는 레이더는 기 설정된 측정 시나리오에 따라 근접전계시시험 수행하고, 상기 측정 시나리오에 따라 보정값을 산출하며, 상기 보정값에 기초하여 상기 근접전계시험 데이터를 보상하는 채널정렬 값을 획득하여, 복수개의 수신 채널의 경로별 특성값과 반영된 수신 신호를 획득하는 능동위상배열 레이더이다.

본 명세서에서 개시하는 센서는 기 설정된 측정 시나리오에 따라 근접전계시시험 수행하고, 상기 측정 시나리오에 따라 보정값을 산출하며, 상기 보정값에 기초하여 상기 근접전계시험 데이터를 보상하는 채널정렬 값을 획득하여 반영하는 센서이다.

본 명세서에 개시된 발명들에 의하면, 실제 운용상태와 유사하게 근접전계시험에서도 짧은 시간 내에 보정 기능을 수행하여 기준 값(채널 정렬 값)의 데이터를 보상하여 보다 최적화된 기준 값을 추출해 낼 수 있는 효과가 있다.

도 1은 근접전계 시험의 스캔영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 근접전계 시험의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 명세서에서 개시하는 근접전계시험 데이터 보상방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 명세서에서 개시되는 근접전계시험 데이터 보상방법에서 보정값을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서의 특허청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 특허청구범위에 의해 정의되는 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서에서 개시하는 근접전계시험 데이터 보상방법 및 이를 이용한 레이저 및 센서에서는 레이서 또는 센서의 실제 운용상태와 유사하게 근접전계시험에서도 짧은 시간 안에 보정 기능을 수행하여 기준값(채널 정렬값)의 데이터를 보상함으로써 보다 최적화된 기준값을 추출해 낼 수 있게 된다.

도 1은 근접전계 시험의 스캔영역을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 소정의 스캔영역(x-y 좌표)에 m개의 측정지점(p1, p2, p3, ... pm)이 표시되어 있다. 즉, 요구되는 스캔영역에 대하여 m개의 측정을 수행하게 된다.

도 2는 종래의 근접전계 시험의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래의 근접전계 시험은 도 1에서 도시된 스캔영역에 대해 최종적인 근접전계 데이터(NForg: 복소수값)을 얻게 된다. 도 1과 도 2를 참조하면, 측정위치는 p1, p2,... pm이 되며, 측정주파수는 f1, f2, f3, f4,..., fn이 된다. 각 측정위치와 각 측정주파수에 대한 근접전계 데이터는 NForg(@f1, p1), NForg(@f2, p1), NForg(@f3, p1), NForg(@f4, p1),..., NForg(@fn, p1), NForg(@f1, p2), NForg(@f2, p2),..., NForg(@fn, p2),..., NForg(@fn, pm)이 된다. 측정 시나리오는 측정위치와 측정주파수의 순서를 포함한 것으로 이러한 순서에 따라 근접전계 시험이 수행된다. 그러나, 종래의 근접전계 시험에서는 만약 특정 측정 시나리오(임의의 위치(p)와 주파수(f))에서 장비의 성능에 변화가 생기는 경우, 측정 데이터는 장비가 안정적인 상태에서 얻어진 데이터가 아니며 이는 추후에 장비를 운용하는 경우, 장비운용의 기준값으로 사용되는 값(채널 정렬값)에 영향을 미치게 된다.

도 3은 본 명세서에서 개시하는 근접전계시험 데이터 보상방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 도 2의 종래 근접전계 시험의 데이터 취득 방법과 다른 점은 각 측정주파수와 측정위치에 대한 시험 데이터(NForg(@f1, p1), NForg(@f2, p1), NForg(@f3, p1), NForg(@f4, p1),..., NForg(@fn, p1), NForg(@f1, p2), NForg(@f2, p2),..., NForg(@fn, p2),..., NForg(@fn, pm))에 대응하는 보정값(Corg(@f1, p1), Corg(@f2, p1), Corg(@f3, p1), Corg(@f4, p1),..., Corg(@fn, p1), Corg(@f1, p2), Corg(@f2, p2),..., Corg(@fn, p2),..., Corg(@fn, pm))을 산출하는 것이다. 이하에서 상세히 설명한다.

본 명세서에서 개시하는 근접전계시험 데이터 보상방법은 기 설정된 측정 시나리오에 따라 근접전계시험을 수행하는 단계, 측정 시나리오에 따라 보정값을 산출하는 단계 및 보정값에 기초하여 근접전계시험 데이터를 보상하는 단계를 포함한다. 여기서, 측정 시나리오는 측정주파수 및 측정위치의 순서를 포함할 수 있다. 도 3에서 측정주파수는 f1, f2,..., fn을 의미하고, 측정위치는 p1, p2,... 를 의미한다.

근접전계시험을 수행하는 단계와 보정값을 산출하는 단계는 동일한 측정주파수 및 측정위치에 대해 순차적으로 수행될 수 있다. 도 3에서, f1의 시험 데이터(NForg(@f1, p1)) 다음에 f1 보정 데이터((Corg(@f1, p1))가 획득되고, f2의 시험 데이터(NForg(@f2, p1)) 다음에 f2 보정 데이터((Corg(@f2, p1))가 획득되며, 이는 측정 시나리오에 따라 반복된다.

보상하는 단계는 아래 [수학식1]에 따라 계산될 수 있다.

(여기서, NFcom은 보정값에 의해 보상된 근접전계시험 데이터이고, NForg는 근접전계시험 데이터이고, Corg는 각 측정주파수 및 각 측정위치에서 수행된 보정값, Cavg는 모든 스캔 범위의 동일 주파수에서의 보정값의 평균값.)

도 4는 본 명세서에서 개시되는 근접전계시험 데이터 보상방법에서 보정값을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 보정값은 신호발생기(401)로부터 발생된 입력신호와 입력신호가 입력된 수신채널(수신채널 #N-2, 수신채널 #N-1, 수신채널 #N, 수신채널 #N+1, 수신채널 #N+2, 수신채널 #N+3)의 출력신호에 기초하여 측정된 값일 수 있다.

능동위상배열레이더에서는 하나의 신호발생기(401)에서 발생된 신호를 수신채널(수신채널 #N-2, 수신채널 #N-1, 수신채널 #N, 수신채널 #N+1, 수신채널 #N+2, 수신채널 #N+3)의 개수만큼 신호분배기(402)로 전력 분배하여 각각의 수신채널(수신채널 #N-2, 수신채널 #N-1, 수신채널 #N, 수신채널 #N+1, 수신채널 #N+2, 수신채널 #N+3)로 입력시켜 이에 따라 수신 채널 최종단에서 측정된 신호(Corg채널 #N-2(@f1 to fm, p1 topm), Corg채널 #N-1(@f1 to fm, p1 topm), Corg채널 #N(@f1 to fm, p1 topm), Corg채널 #N+1(@f1 to fm, p1 topm), Corg채널 #N+2(@f1 to fm, p1 topm), Corg채널 #N+3(@f1 to fm, p1 topm))를 보정값이라고 할 수 있다. 이는 각 채널별, 주파수(fn)별, 측정 위치별(pm)로 각각 존재하게 된다. 이러한 수신보정 방법은 시스템 자체에서 발생시킨 신호를 다시 각 채널로 분배하여 다시 받아 저장하여 각 채널의 상태를 확인하고 이를 이용하여 보정하는 일종의 피드백 기능이다. 이러한 기능을 각각의 측정 위치(pm)마다 측정 시나리오(여기에서는 주파수)별로 수행하고 동시에 전 채널이 한번에 수행된다.

이러한 근접전계시험 데이터 보상방법은 디지털 빔 형성 기법을 이용하는 레이더 혹은 센서 등의 근접전계 수신시험에 이용될 수 있다. 본 명세서에서 개시하는 근접전계시험 데이터 보상방법에서의 근접전계시험은 디지털 빔 형성 기법을 이용하는 능동위상배열 레이더의 수신 성능을 검증하는 시험일 수 있고, 이러한 근접전계시험 데이터 보상방법은 디지털 빔 형성 기법을 이용하는 센서의 근접전계시험에 적용될 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 레이더는 기 설정된 측정 시나리오에 따라 근접전계시험을 수행하는 단계, 측정 시나리오에 따라 보정값을 산출하는 단계 및 상기 보정값에 기초하여 근접전계시험 데이터를 보상하는 단계를 포함하는 근접전계시험 데이터 보상방법에 의한 채널정렬 값을 이용하는 디지털 빔 형성 기법을 이용하는 능동위상배열 레이더이다.

본 명세서에서 개시하는 센서는 기 설정된 측정 시나리오에 따라 근접전계시험을 수행하는 단계, 측정 시나리오에 따라 보정값을 산출하는 단계 및 보정값에 기초하여 근접전계시험 데이터를 보상하는 단계를 포함하는 근접전계시험 데이터 보상방법에 의한 채널정렬 값을 이용하는 디지털 빔 형성 기법을 이용하는 센서이다.

근접전계시험 데이터 보상방법은 전술한 도 3 내지 도 4에서 자세히 설명하였으므로, 여기서는 생략하기로 한다.

본 명세서에서 개시하는 근접전계시험 데이터 보상방법에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 측정 위치(p)에서 각 주파수(f)마다 짧은 시간(수십us)안에 보정 기능을 수행하여 측정했던 특정 위치(p), 주파수(f) 마다의 보정값(Corg)을 데이터로 취득하여 이를 기존의 근접전계 측정 데이터(NForg)에 보상함으로써 장비가 보다 안정적인 상태에서 시험한 효과를 얻을 수 있게 된다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 발명을 한정하는 것이 아니며, 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 특허 청구 범위에서 규정하는 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

401: 신호발생기
402: 신호분배기

Claims (9)

1. 측정주파수 및 측정위치의 순서를 포함하는 기 설정된 측정 시나리오에 따라 근접전계시험을 수행하는 단계;
   상기 측정 시나리오에 따라 신호발생기로부터 발생된 입력신호와 상기 입력신호가 입력된 수신채널의 출력신호에 기초하여 측정된 값인 보정값을 산출하는 단계; 및
   상기 보정값에 기초하여 상기 근접전계시험 데이터를 보상하는 단계를 포함하는, 근접전계시험 데이터 보상방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 근접전계시험을 수행하는 단계와 상기 보정값을 산출하는 단계는 동일한 상기 측정주파수 및 측정위치에 대해 순차적으로 수행되는, 근접전계시험 데이터 보상방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보상하는 단계는
   아래 수학식에 따라 계산되는, 근접전계시험 데이터 보상방법.
   NFcom=(NForg/Corg)*Cavg
   여기서, NFcom은 보정값에 의해 보상된 근접전계시험 데이터이고, NForg는 근접전계시험 데이터이고, Corg는 각 측정주파수 및 각 측정위치에서 수행된 보정값, Cavg는 모든 스캔 범위의 동일 주파수에서의 보정값의 평균값.
6. 제1항에 있어서,
   상기 근접전계시험은 디지털 빔 형성 기법을 이용하는 능동위상배열 레이더의 수신 성능을 검증하는 시험인, 근접전계시험 데이터 보상방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 근접전계시험 데이터 보상방법은 디지털 빔 형성 기법을 이용하는 센서의 근접전계시험에 적용되는, 근접전계시험 데이터 보상방법.
8. 삭제
9. 삭제

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