KR101580014B1 - Frequency modulated continuous wave radar apparatus and method for operating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 FMCW 레이더 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 장치는, 삼각파가 포함된 송신 신호를 대상 물체로 송신하는 송신부; 송신 신호에 대응되는 반사 신호를 수신하는 수신부; 반사 신호 내 삼각파의 피크값을 검출하고, 검출된 피크값과 송신 신호의 심각파 피크값의 시간 차이를 이용하여 대상 물체와의 거리값을 산출하는 거리 산출부; 송신 신호의 삼각파와 반사 신호의 삼각파간의 주파수 크기 차이에 대한 상승 간격값과 하강 간격값을 계산하는 간격값 계산부; 및 간격값 계산부에 의해 계산된 상승 간격값과 하강 간격값을 비교하여, 비교 결과에 따라 대상 물체의 이동 방향을 결정하고, 결정된 이동 방향에 따라 대상 물체의 상대 속도를 계산하는 상대 속도 계산부를 포함한다.
이러한, 본 발명에 따르면, 종래의 FMCW 방식을 이용하여 정확하게 측정할 수 없었던 대상 물체들의 이동 방향을 효율적으로 계산할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 특히, 이동방향과 함께, 상대속도, 거리 정보를 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 이동 중 주변의 대상 물체에 대한 이동을 정확하게 예측할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.The present invention relates to an FMCW radar apparatus and a driving method thereof.
A FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar apparatus of the present invention includes: a transmitter for transmitting a transmission signal including a triangle wave to a target object; A receiver for receiving a reflection signal corresponding to a transmission signal; A distance calculating unit that detects a peak value of a triangle wave in the reflected signal and calculates a distance value to the target object by using a time difference between the detected peak value and the critical wave peak value of the transmission signal; An interval value calculation unit for calculating a rising interval value and a falling interval value with respect to the frequency magnitude difference between the triangular wave of the transmission signal and the triangular wave of the reflection signal; And a relative speed calculation unit that compares the rising interval value calculated by the interval value calculation unit with the falling interval value to determine the moving direction of the object according to the comparison result and calculates the relative speed of the object in accordance with the determined moving direction .
According to the present invention, it is possible to efficiently calculate the moving direction of the object, which can not be accurately measured using the conventional FMCW method. Particularly, by providing the user with the moving direction, the relative speed, and the distance information, it is possible to expect the effect that the user can accurately predict the movement to the surrounding object while moving.

Description

FMCW 레이더 장치 및 그의 구동 방법{FREQUENCY MODULATED CONTINUOUS WAVE RADAR APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an FMCW radar device and a method of driving the same,

본 발명은 FMCW 레이더 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, FMCW 주파수를 이용하여 보다 정확한 상대속도, 거리 및 이동 방향을 측정할 수 있는 FMCW 레이더 장치 및 그의 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to an FMCW radar apparatus and a method of driving the same, and is intended to provide an FMCW radar apparatus and a method of driving the FMCW radar apparatus capable of measuring a more accurate relative speed, distance and moving direction using the FMCW frequency.

레이더는 전자파를 대상물을 향해서 발사해 그 반사파를 측정하는 것으로써, 대상물까지의 거리나 형상을 측정하는 장치이다. 특히, 멀리 있는 물체와의 거리를 전자파에 의해서 계측해서 전시하는 것으로 비행기의 위치를 파악하거나 강수량 예측 시스템 등 다양한 곳에서 사용하고 있다.A radar is a device that measures the distance and shape to an object by emitting an electromagnetic wave toward the object and measuring the reflected wave. In particular, it is used in various places such as the position of an airplane and the forecasting system of precipitation by measuring the distance from an object far away by electromagnetic waves.

근래에는 차량용으로 주변 차량들의 상대 속도, 거리 등을 측정하여 자동차 사고를 미리 예방하는 시스템에 관하여 활발한 연구가 이루어지고 있다. In recent years, active research has been conducted on a system for preventing a car accident by measuring the relative speed and distance of nearby vehicles for a vehicle.

현재 차량용 레이더는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식의 레이더가 많이 이용되고 있다. Currently, radar of Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) method is widely used in automotive radar.

FMCW 방식의 레이더는 주파수 변조된 신호를 연속적으로 발사하는 방식의 레이더로, 삼각파형의 신호를 송신하고, 그에 대응하는 피측정체의 응답 신호를 수신하여, 거리와 지연시간, 속도 등을 추정할 수 있는 레이더이다.The FMCW radar is a radar system that continuously emits a frequency modulated signal, and transmits a signal of a triangular waveform, receives a response signal of the corresponding object to be measured, and estimates a distance, a delay time, It can be a radar.

하지만, FMCW 레이더는 타겟(대상 물체)의 상대 속도와 거리를 파악할 수 있는 반면에, 타겟이 진행하는 이동 방향을 예측할 수 없는 문제점이 있었다.However, the FMCW radar can detect the relative speed and distance of the target (object), but can not predict the moving direction of the target.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 특허공개공보 제2013-0051694호(2013. 05. 21)에 기재되어 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] The technology underlying the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0051694 (Feb.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 FMCW 주파수를 이용하여 보다 정확한 상대속도, 거리 및 이동 방향을 측정할 수 있는 FMCW 레이더 장치 및 그의 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an FMCW radar apparatus and a method of driving the FMCW radar apparatus capable of measuring a relative speed, a distance, and a moving direction more accurately using the FMCW frequency.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 장치는, 삼각파가 포함된 송신 신호를 상기 대상 물체로 송신하는 송신부; 상기 송신 신호에 대응되는 반사 신호를 수신하는 수신부; 상기 반사 신호 내 삼각파의 피크값을 검출하고, 상기 검출된 피크값과 상기 송신 신호의 심각파 피크값의 시간 차이를 이용하여 상기 대상 물체와의 거리값을 산출하는 거리 산출부; 상기 송신 신호의 삼각파와 반사 신호의 삼각파간의 주파수 크기 차이에 대한 상승 간격값과 하강 간격값을 계산하는 간격값 계산부; 및 상기 간격값 계산부에 의해 계산된 상기 상승 간격값과 상기 하강 간격값을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 대상 물체의 이동 방향을 결정하고, 결정된 이동 방향에 따라 기 설정된 방식으로 상기 대상 물체의 상대 속도를 계산하는 상대 속도 계산부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar apparatus including: a transmitter for transmitting a transmission signal including a triangle wave to the object; A receiver for receiving a reflection signal corresponding to the transmission signal; A distance calculating unit that detects a peak value of a triangle wave in the reflection signal and calculates a distance value between the detected peak value and a critical wave peak value of the transmission signal using the time difference between the detected peak value and the critical wave peak value of the transmission signal; An interval value calculation unit for calculating a rising interval value and a falling interval value with respect to a frequency magnitude difference between the triangular wave of the transmission signal and the triangular wave of the reflection signal; And a controller that compares the rising interval value calculated by the interval value calculating section with the falling interval value to determine a moving direction of the object in accordance with the comparison result, And a relative speed calculation unit for calculating a relative speed.

여기서, 상기 상대 속도 계산부는, 상기 상승 간격값과 상기 하강 간격값이 동일하면, 상기 대상 물체의 상대 속도를 설정된 값으로 결정할 수 있다.Here, the relative speed calculation unit may determine the relative speed of the object to be a set value if the rising interval value and the falling interval value are the same.

여기서, 상기 상대 속도 계산부는, 상기 상승 간격값이 상기 하강 간격값보다 크면, 다음의 수학식을 이용하여 상기 상대 속도를 계산할 수 있다.Here, if the rising interval value is larger than the falling interval value, the relative speed calculating unit may calculate the relative speed using the following equation.

Figure 112013075304355-pat00001
Figure 112013075304355-pat00001

여기서, R0은 상기 산출된 거리값이고, B는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값과 f0의 차이값이고, f0는 상기 송신 신호의 최저 주파수 값이고, C는 음속값이고, TChirp는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값의 주기이고, Fb-up는 상기 송신 신호의 삼각파와 상기 반사 신호의 삼각파의 상승 간격값이며, λ는 상기 송신 신호의 파장이다. Where R 0 is the calculated distance value, B is the difference value between the triangular peak value of the transmission signal and f 0 , f 0 is the lowest frequency value of the transmission signal, C is the sound velocity value, and T Chirp is Fb -up is a rising interval value of a triangular wave of the transmission signal and a triangular wave of the reflection signal, and? Is a wavelength of the transmission signal.

여기서, 상기 상대 속도 계산부는, 상기 상승 간격값보다 상기 하강 간격값이 작으면, 상기 반사 신호의 삼각파에 대한 상기 피크값과 다음의 수학식에 의한 결과값의 비교 결과에 따라 상기 대상 물체의 상대 속도를 계산할 수 있다.Here, the relative speed calculation unit may calculate a relative speed of the object based on a result of comparison between the peak value of the triangular wave of the reflection signal and the result of the following equation, when the falling interval value is smaller than the rising- The speed can be calculated.

Figure 112013075304355-pat00002
Figure 112013075304355-pat00002

여기서, f0는 송신 신호의 삼각파 최저 주파수 값이고, B는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값과 f0의 차이값이고, t는 수신 시간이고, TChirp는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값 주기이다.Here, f 0 is a triangular minimum frequency value of a transmission signal, B is a difference value between a triangular peak value and f 0 of the transmission signal, t is a reception time, and T Chirp is a triangular peak value period of the transmission signal.

여기서, 상기 상대 속도 계산부는, 상기 피크값이 상기 결과값보다 작으면, 다음의 수학식을 이용하여 상기 상대 속도를 계산할 수 있다.Here, if the peak value is smaller than the result value, the relative speed calculation unit may calculate the relative speed using the following equation.

Figure 112013075304355-pat00003
Figure 112013075304355-pat00003

여기서, R0은 상기 산출된 거리값이고, B는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값과 f0의 차이값이고, f0는 상기 송신 신호의 최저 주파수 값이고, C는 음속값이고, TChirp는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값의 주기이고, Fb-up는 상기 송신 신호의 삼각파와 상기 반사 신호의 삼각파의 상승 간격값이다.Where R 0 is the calculated distance value, B is the difference value between the triangular peak value of the transmission signal and f 0 , f 0 is the lowest frequency value of the transmission signal, C is the sound velocity value, and T Chirp is Fb -up is a rising interval value of a triangle wave of the transmission signal and a triangle wave of the reflection signal.

여기서, 상기 상대 속도 계산부는, 상기 피크값이 상기 결과값보다 크면, 다음의 수학식을 이용하여 상기 상대 속도를 계산할 수 있다.Here, if the peak value is larger than the result value, the relative speed calculation unit may calculate the relative speed using the following equation.

Figure 112013075304355-pat00004
Figure 112013075304355-pat00004

여기서, FMCW 레이더 장치는, 상기 상대 속도 계산부에 의해 계산된 상대 속도 및 이동 방향 정보와, 상기 거리 산출부에 의해 산출된 거리 값을 사용자에게 제공하는 제어부를 더 포함할 수 있다.Here, the FMCW radar apparatus may further include a control unit for providing the user with relative speed and moving direction information calculated by the relative speed calculation unit and the distance value calculated by the distance calculation unit.

본 발명의 다른 실시예에 따른 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 장치의 구동 방법은, 삼각파형 신호가 포함된 송신 신호를 상기 대상 물체로 송신하는 단계; 상기 송신 신호에 대응되는 반사 신호를 수신하는 단계; 상기 반사 신호 내 삼각파의 피크값을 검출하는 단계; 상기 검출된 피크값과 상기 송신 신호의 심각파 피크값의 시간 차이를 이용하여 상기 대상 물체와의 거리값을 산출하는 단계; 상기 송신 신호의 삼각파와 반사 신호의 삼각파간의 주파수 크기 차이에 대한 상승 간격값과 하강 간격값을 계산하는 단계; 상기 계산된 상승 간격값과 하강 간격값을 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라 상기 대상 물체의 이동 방향을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 이동 방향에 따라 기 설정된 방식으로 상기 대상 물체의 상대 속도를 계산하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of driving a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar apparatus, the method comprising: transmitting a transmission signal including a triangular waveform signal to the object; Receiving a reflection signal corresponding to the transmission signal; Detecting a peak value of a triangular wave in the reflection signal; Calculating a distance value between the detected peak value and a critical wave peak value of the transmission signal based on a time difference between the detected peak value and the critical wave peak value of the transmission signal; Calculating a rising interval value and a falling interval value with respect to a frequency magnitude difference between the triangular wave of the transmission signal and the triangular wave of the reflection signal; Comparing the calculated rising interval value and the falling interval value; Determining a moving direction of the object according to the comparison result; And calculating a relative velocity of the object in a predetermined manner according to the determined direction of movement.

이와 같이 본 발명에 따르면, 종래의 FMCW 방식을 이용하여 정확하게 측정할 수 없었던 대상 물체들의 이동 방향을 효율적으로 계산할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently calculate the moving direction of the object, which can not be accurately measured using the conventional FMCW method.

더욱이, 이동방향과 함께, 상대속도, 거리 정보를 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 이동 중 주변의 대상 물체에 대한 이동을 정확하게 예측할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.Furthermore, by providing the user with the relative direction and the distance information along with the direction of movement, it is possible to expect the effect that the user can precisely predict the movement of the object around him or her while moving.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치와 동일한 방향으로 이동하는 대상 물체의 상대 속도 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치와 반대 방향으로 이동하는 대상 물체의 상대 속도 측정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram showing an FMCW radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart showing a driving method of an FMCW radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are views for explaining relative velocity measurement of an object moving in the same direction as an FMCW radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are views for explaining the relative velocity measurement of an object moving in a direction opposite to that of the FMCW radar apparatus according to the embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 장치를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing an FMCW radar apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave; 이하, "FMCW"라 함) 레이더 장치(100)는 크게 송신단(110)과 수신단(120), 제어부(130)를 포함한다.1, the FMCW radar apparatus 100 according to the embodiment of the present invention includes a transmitter 110, a receiver 120, a controller 130, .

송신단(110)은 삼각파 생성부(111), 전압 제어 발진부(112) 및 송신부(113)를 포함한다.The transmitter 110 includes a triangle wave generator 111, a voltage controlled oscillator 112, and a transmitter 113.

삼각파 생성부(111)는 제어부(130)의 제어에 따라 진동에 의한 삼각파를 생성하여 전압 제어 발진부(112)로 전송한다.The triangular wave generating unit 111 generates a triangular wave by vibration under the control of the controller 130 and transmits the triangular wave to the voltage control oscillating unit 112.

전압 제어 발진부(112)는 삼각파 생성부(111)로부터 수신하는 삼각파를 발진 주파수에 실은 송신 신호를 생성하여 송신부(113)로 전송한다.The voltage controlled oscillator 112 generates a transmission signal based on the oscillation frequency of the triangle wave received from the triangle wave generator 111 and transmits the transmission signal to the transmitter 113. [

송신부(113)는 송신 안테나를 포함하며, 송신 안테나를 통해 전압 제어 발진부(112)로부터 수신한 신호를 대상 물체로 송신한다.The transmission unit 113 includes a transmission antenna, and transmits a signal received from the voltage control oscillation unit 112 through a transmission antenna to a target object.

수신단(120)은 수신부(121), 믹서부(122), 디지털 신호 처리부(123), 간격값 계산부(124), 상대 속도 계산부(125), 신호 변환부(126), 푸리에 변환부(127), 주파수 분석부(128) 및 거리 산출부(129)를 포함한다.The receiver 120 includes a receiver 121, a mixer 122, a digital signal processor 123, an interval calculator 124, a relative speed calculator 125, a signal converter 126, a Fourier transformer 127, a frequency analyzing unit 128, and a distance calculating unit 129.

수신부(121)는 수신 안테나를 포함하며, 송신부(113)에 의해 송신된 신호에 대응되는 반사 신호를 수신하고, 수신된 반사 신호를 믹서부(122)로 전송한다.The receiving unit 121 includes a receiving antenna and receives a reflected signal corresponding to the signal transmitted by the transmitting unit 113 and transmits the received reflected signal to the mixer unit 122. [

믹서부(122)는 전압 제어 발진부(112)로부터 송신 시에 이용한 발진 주파수를 전달받고, 수신한 반사 신호를 각각 발진 주파수와 믹서하여 디지털 신호 처리부(123)로 제공한다. 이때, 믹서부(122)는 순차적으로 수신된 반사 신호에 발진 주파수를 믹서하여 송신 시 이용한 발진 주파수를 상쇄한 신호를 디지털 신호 처리부(123)로 제공한다.The mixer unit 122 receives the oscillation frequency used at the time of transmission from the voltage control oscillation unit 112 and mixes the received reflection signal with the oscillation frequency, and provides the mixed signal to the digital signal processing unit 123. At this time, the mixer 122 mixes the sequentially received reflected signals with the oscillation frequency, and provides a signal to the digital signal processor 123, which is obtained by canceling the oscillation frequency used for transmission.

디지털 신호 처리부(123)는 믹서부(122)로부터 수신된 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호로부터 삼각파를 추출한다.The digital signal processing unit 123 converts the signal received from the mixer unit 122 into a digital signal and extracts a triangular wave from the converted digital signal.

간격값 계산부(124)는 추출된 반사 신호의 삼각파와 송신 신호의 삼각파 간의 차이를 이용하여 상승 곡선 상의 상승 간격값(Up-Chirp)과 하강 곡선 상의 하강 간격값(Down-Chirp)을 계산한다.The interval value calculator 124 calculates a rising interval value (Up-Chirp) on the rising curve and a falling interval value (Down-Chirp) on the falling curve by using the difference between the triangular wave of the extracted reflected signal and the triangular wave of the transmission signal .

상대 속도 계산부(125)는 간격값 계산부(124)에 의해 계산된 간격값들을 상호 비교하고, 비교 결과에 따라 세분화하여 이동 방향에 따른 상대 속도를 계산한다. 이때, 상대 속도 계산부(125)는 비교 결과에 따라 세분화된 케이스(Case)별로 하기의 수학식 2, 4, 5 중 하나를 이용하여 상대 속도를 계산한다. 여기서, 계산된 상대 속도는 이동 방향 정보를 포함한다. 즉, 상대 속도값이 음의 값을 가지면, 역방향으로 이동하고 있는 것이고, 상대 속도값이 양의 값을 가지면 정방향으로 이동하는 있는 것을 의미한다.The relative speed calculation unit 125 compares the interval values calculated by the interval value calculation unit 124 with each other, and subdivides the interval values according to the comparison result to calculate a relative speed according to the moving direction. At this time, the relative speed calculator 125 calculates the relative speed using one of the following Equations (2), (4) and (5) for each of the subdivided cases according to the comparison result. Here, the calculated relative speed includes moving direction information. That is, if the relative speed value has a negative value, it means that it is moving in the reverse direction, and if the relative speed value has a positive value, it means that it moves in the forward direction.

신호 변환부(126)는 송신부(113)에 의해 송신된 신호에 대응되는 반사 신호를 수신하고, 수신된 신호를 디지털 신호로 변환하여 푸리에 변환부(127)로 전송한다.The signal conversion unit 126 receives the reflection signal corresponding to the signal transmitted by the transmission unit 113, converts the received signal into a digital signal, and transmits the digital signal to the Fourier transform unit 127.

푸리에 변환부(127)는 신호 변환부(126)로부터 수신된 신호에 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 분석부(128)로 전달한다.The Fourier transform unit 127 performs fast Fourier transform on the signal received from the signal transform unit 126 and transmits the signal to the frequency analysis unit 128.

주파수 분석부(128)는 수신된 신호에 대해 시간 간격에 따른 주파수 변동을 분석하고, 가장 큰 피크값과, 피크값을 갖는 주파수의 시간(t)을 검출한다.The frequency analyzer 128 analyzes the frequency variation with time interval for the received signal, and detects the time t of the frequency having the largest peak value and the peak value.

거리 산출부(129)는 송신 신호의 삼각파 피크값이 갖는 시간 주기(T Chirp)와 주파수 분석부(128)에 의해 검출된 피크값을 갖는 주파수의 시간(t)의 차이를 이용하여 대상 물체와의 거리를 산출한다.The distance calculator 129 calculates the distance between the target object and the target object using the difference between the time period T Chirp of the triangular peak value of the transmission signal and the time t of the frequency having the peak value detected by the frequency analysis unit 128 Is calculated.

제어부(130)는 삼각파 생성부(111)를 제어하여, 삼각파 생성을 위한 진동을 제어한다.The controller 130 controls the triangle wave generator 111 to control the vibration for generating the triangle wave.

또한, 제어부(130)는 거리값 산출부(129), 상대속도 계산부(125)에 의해 각각 도출된 대상 물체와의 거리값, 상대 속도 및 이동 방향에 대한 정보를 통합하여 사용자에게 제공한다.Also, the control unit 130 integrally provides the distance value, the relative speed, and the moving direction information to the target derived by the distance value calculating unit 129 and the relative speed calculating unit 125 to the user.

이러한, FMCW 레이더 장치는 종래의 FMCW 방식을 이용하여 정확하게 측정할 수 없었던 대상 물체들의 이동 방향을 효율적으로 예측할 수 있는 장점이 있다. 특히, 이동 방향에 따른 상대 속도를 더욱 정확하게 추정할 수 있는 장점이 있다.The FMCW radar apparatus has an advantage of efficiently predicting the moving direction of the object, which can not be accurately measured using the conventional FMCW method. Particularly, there is an advantage that the relative speed according to the moving direction can be estimated more accurately.

이하, 도 2 내지 도 4b를 통해 본 발명의 FMCW 레이더 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of driving the FMCW radar apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 2 through FIG. 4B.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치와 동일한 방향으로 이동하는 대상 물체의 상대 속도 측정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치와 반대 방향으로 이동하는 대상 물체의 상대 속도 측정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of driving an FMCW radar apparatus according to an embodiment of the present invention. FIGS. 3A and 3B are graphs showing relative speeds of an object moving in the same direction as an FMCW radar apparatus according to an embodiment of the present invention 4A and 4B are views for explaining the relative velocity measurement of an object moving in a direction opposite to that of the FMCW radar apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 장치(100)는 송신단(110)을 통해 대상 물체로 삼각파가 포함된 신호를 송신한다(S200).Referring to FIG. 2, the FMCW radar apparatus 100 according to the embodiment of the present invention transmits a signal including a triangle wave to a target object through a transmitter 110 (S200).

수신단(120)은 송신된 신호에 대응하여 대상 물체로부터 반사된 반사 신호를 수신하고(S202), 수신한 반사 신호를 이용하여 대상 물체와의 거리를 계산한다(S204).The receiving terminal 120 receives the reflected signal reflected from the target object in response to the transmitted signal (S202), and calculates the distance to the target object using the received reflected signal (S204).

구체적으로, 신호 변환부(126)는 반사 신호를 디지털 신호로 변환한 후 변환된 신호를 푸리에 변환부(127)로 전달하고, 푸리에 변환부(127)는 신호 변환부(126)로부터 수신된 신호에 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 분석부(128)로 전달한다. The Fourier transform unit 127 converts the signal received from the signal conversion unit 126 into a digital signal and outputs the converted signal to the Fourier transform unit 127. The Fourier transform unit 127 converts the digital signal into a digital signal, And transmits the resultant signal to the frequency analyzer 128. [

주파수 분석부(128)는 수신된 신호에 대해 시간 간격에 따른 주파수 변동을 분석하고, 가장 큰 피크값과, 피크값을 갖는 주파수의 시간(t)을 검출한다.The frequency analyzer 128 analyzes the frequency variation with time interval for the received signal, and detects the time t of the frequency having the largest peak value and the peak value.

거리 산출부(129)는 삼각파형의 피크값이 갖는 시간 주기(T Chirp)과 주파수 분석부(128)에 의해 검출된 피크값을 갖는 주파수의 시간(t)의 차이를 이용하여 대상 물체와의 거리를 산출한다. The distance calculator 129 calculates the distance between the target object and the target object using the difference between the time period T Chirp of the peak value of the triangular waveform and the time t of the frequency having the peak value detected by the frequency analyzer 128 Calculate the distance.

이와 동시에, 수신단(120)의 수신부(121)는 송신된 신호의 반사 신호를 수신하고, 수신된 신호를 믹서부(122)로 전달한다. At the same time, the receiving unit 121 of the receiving terminal 120 receives the reflected signal of the transmitted signal, and transmits the received signal to the mixer unit 122.

믹서부(122) 및 디지털 처리 신호부(123)는 각각 수신된 신호에서 발진 주파수를 상쇄한 후 디지털 신호 처리를 수행하여 삼각파를 추출한다.The mixer unit 122 and the digital processing signal unit 123 respectively perform digital signal processing after canceling the oscillation frequency in the received signal to extract a triangle wave.

간격값 계산부(124)는 추출된 반사 신호의 삼각파와 송신 신호의 삼각파를 이용하여 상승 간격값(Up-Chirp)과 하강 간격값(Down-Chirp)을 계산한다(S206). 여기서, 상승 간격값은 두 삼각파가 상승하는 곡선을 가질 때의 간격 차이값이고, 하강 간격값은 두 삼각파가 하강하는 곡선을 가질 때의 간격 차이값이다.The interval value calculation unit 124 calculates an up-interval value Up-Chirp and a down-interval value Down-Chirp using the triangular wave of the extracted reflected signal and the triangular wave of the transmission signal (S206). Here, the rising interval value is an interval difference value when the two triangular waves have a rising curve, and the falling interval value is an interval difference value when the two triangular waves have a falling curve.

상대 속도 계산부(125)는 간격값 계산부(124)에 의해 계산된 두 간격값의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 상승 간격값과 하강 간격값이 동일한지 여부를 판단한다(S208).The relative speed calculator 125 compares the sizes of the two interval values calculated by the interval value calculator 124, and determines whether the rising and falling intervals are equal to each other (S208).

상기 S208 단계의 판단 결과, 상승 간격값과 하강 간격값이 동일하면, 상대 속도 계산부(125)는 대상 물체와의 상대 속도를 0으로 결정한 후 하기 S222단계를 수행한다(S210).If it is determined in step S208 that the rising interval value and the falling interval value are equal to each other, the relative speed calculation unit 125 determines the relative speed with respect to the target object to be zero and then performs step S222 (S210).

상기 S208 단계의 판단 결과, 상승 간격값과 하강 간격값이 동일하지 않으면, 상대 속도 계산부(125)는 상승 간격값이 하강 간격값보다 작은지 여부를 판단한다(S212).If it is determined in step S208 that the rising interval value is not equal to the falling interval value, the relative speed calculation unit 125 determines whether the rising interval value is smaller than the falling interval value (S212).

상기 S212 단계의 판단 결과, 상승 간격값이 하강 간격값보다 크면(작지 않으면), 상대 속도 계산부(125)는 반사 신호의 삼각파에 대한 피크값과 송신 신호의 삼각파를 이용하여 다음의 수학식 1에 의해 계산된 결과값을 비교하여 케이스를 분류하고(S214), 분류된 케이스에 따라 하기의 수학식 2를 통해 대상 물체의 상대 속도를 계산한다(S220).If it is determined in step S212 that the rising interval value is not smaller than the falling interval value, the relative speed calculation unit 125 calculates the relative speed by using the peak value for the triangular wave of the reflected signal and the triangular wave of the transmission signal, (S214). The relative velocity of the object is calculated according to the following equation (S220) according to the classified case.

Figure 112013075304355-pat00005
Figure 112013075304355-pat00005

여기서, f0는 송신 신호의 삼각파 최저 주파수 값이고, B는 송신 신호의 삼각파 피크값과 f0의 차이값이고, t는 반사 신호의 수신 시간이고, TChirp는 송신 신호의 삼각파 피크값 주기이다.Here, f 0 is the lowest frequency value of the triangular wave of the transmission signal, B is the difference value between the triangular wave peak value and f 0 of the transmission signal, t is the reception time of the reflection signal, and T Chirp is the triangular wave peak value period of the transmission signal .

구체적으로, 상대 속도 계산부(125)는 반사 신호의 삼각파에 대한 피크값이 상기 수학식 1에 대한 결과값보다 작은 경우에, 도 3a와 같은 케이스 1번으로 판단하여 다음의 수학식 2를 통해 대상 물체의 상대 속도(Vr)를 계산한다.Specifically, when the peak value of the triangular wave of the reflected signal is smaller than the result of Equation (1), the relative speed calculator 125 determines the case 1 as shown in FIG. Calculate the relative velocity (Vr) of the object.

Figure 112013075304355-pat00006
Figure 112013075304355-pat00006

여기서, R0는 거리 산출부(129)에 의해 계산된 거리값이고, B는 송신 신호의 삼각파 피크값과 f0의 차이값이고, f0는 송신 신호의 최저 주파수 값이고, C는 음속값이고, TChirp는 송신 신호의 삼각파 피크값의 주기이고, Fb-up는 송신 신호의 삼각파와 반사 신호의 삼각파의 상승 간격값이며, λ는 송신 신호의 파장이다.Here, R 0 is a distance value calculated by the distance calculating unit 129, B is a difference value between the triangular peak value of the transmission signal and f 0 , f 0 is the lowest frequency value of the transmission signal, C is the sound velocity value T Chirp is a period of a triangular peak value of a transmission signal, F b-up is a rising interval value of a triangular wave of a transmission signal and a reflection signal, and? Is a wavelength of a transmission signal.

도 3a 내지 도 4b를 참조하면, 송신 신호와 반사 신호간 주파수 차이의 크기(즉, 간격값)는 비트 주파수(Beat-Frequency)이며, 상승 곡선 상에서의 비트 주파수인 상승 간격값은 업 피트 주파수(Up-beat frequency; fup-beat), 하강 곡선 상에서의 비트 주파수인 하강 간격값은 다운 피트 주파수(Down-beat frequency; fdown-beat)를 나타낸다.3A to 4B, the magnitude (i.e., interval value) of the frequency difference between the transmission signal and the reflection signal is a beat frequency, and the rising interval value, which is a bit frequency on the rising curve, Up-beat frequency (f -beat ), and the falling interval value, which is a beat frequency on the falling curve, represents a down-beat frequency (f down-beat ).

도 3a를 참조하면, 송신 신호의 삼각파가 반사 신호의 삼각파보다 높은 주파수를 가지므로, 대상 물체가 측정 물체와 멀어지는 동일한 방향(정방향)으로 이동하고 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3A, since the triangular wave of the transmission signal has a higher frequency than the triangular wave of the reflection signal, it can be seen that the object moves in the same direction (forward direction) away from the measurement object.

또한, 상대 속도 계산부(125)는 반사 신호의 삼각파에 대한 피크값이 상기 수학식 1에 대한 결과값보다 큰 경우에, 도 3b와 같은 케이스 2번으로 판단하여 상기의 수학식 2를 통해 대상 물체의 상대 속도(Vr)를 계산한다.When the peak value of the triangular wave of the reflection signal is greater than the result of Equation (1), the relative speed calculator 125 determines the case 2 as shown in FIG. 3 (b) Calculate the relative velocity (Vr) of the object.

도 3b를 참조하면, 송신 신호의 삼각파가 반사 신호의 삼각파보다 높은 주파수를 가지므로, 대상 물체가 측정 물체와 멀어지는 동일한 방향(정방향)으로 이동하고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3B, since the triangular wave of the transmission signal has a higher frequency than the triangular wave of the reflected signal, it can be seen that the object moves in the same direction (forward direction) away from the measurement object.

한편, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 기준 수신 신호의 삼각파는 도플러 현상이 발생하지 않았을 경우에, 수신되는 신호를 예측한 것으로, 반사 신호와 기준 수신 신호의 차이를 통해 도플러 주파수 이동값(Doppler frequency shift)을 추정할 수 있다.The triangular wave of the reference reception signal shown in FIGS. 3A and 3B is a signal obtained by predicting a received signal when a Doppler phenomenon does not occur. The Doppler frequency shift value ) Can be estimated.

상기 S212 단계의 판단 결과, 상승 간격값이 하강 간격값보다 작으면, 상대 속도 계산부(125)는 반사 신호의 삼각파에 대한 피크값과 송신 신호의 삼각파를 이용하여 다음의 수학식 3에 의해 계산된 결과값을 비교하여 케이스를 분류하고(S218), 분류된 케이스에 따라 하기의 수학식 4 또는 5를 통해 대상 물체의 상대 속도를 계산한다(S220).If it is determined in step S212 that the rising interval value is smaller than the falling interval value, the relative speed calculating unit 125 calculates the relative speed using the peak value of the triangular wave of the reflected signal and the triangular wave of the transmitting signal (S218). The relative velocity of the target object is calculated according to the following equation (4) or (5) according to the classified case (S220).

Figure 112013075304355-pat00007
Figure 112013075304355-pat00007

여기서, f0는 송신 신호의 최저 주파수 값이고, B는 송신 신호의 삼각파의 피크값과 f0의 차이값이고, t는 반사 신호의 수신 시간이고, TChirp는 송신 신호의 삼각파 피크값 주기이다.Here, f 0 is the lowest frequency value of the transmission signal, B is the difference value between the peak value of the triangular wave and f 0 of the transmission signal, t is the reception time of the reflection signal, and T Chirp is the triangular peak value period of the transmission signal .

구체적으로, 상대 속도 계산부(125)는 반사 신호의 삼각파에 대한 피크값이 상기 수학식 3에 대한 결과값보다 작은 경우에, 도 4a와 같은 케이스 3번으로 판단하여 다음의 수학식 4를 통해 대상 물체의 상대 속도(Vr)를 계산한다.Specifically, when the peak value of the triangular wave of the reflected signal is smaller than the result of Equation (3), the relative speed calculator 125 determines the case 3 as shown in FIG. 4A, Calculate the relative velocity (Vr) of the object.

Figure 112013075304355-pat00008
Figure 112013075304355-pat00008

여기서, R0은 거리 산출부(129)에 의해 계산된 거리값이고, B는 송신 신호의 삼각파 피크값과 f0의 차이값이고, f0는 송신 신호의 최저 주파수 값이고, C는 음속값이고, TChirp는 송신 신호의 삼각파 피크값의 주기이고, Fb-up는 송신 신호의 삼각파와 반사 신호의 삼각파의 상승 간격값이며, λ는 송신 신호의 파장이다.Here, R 0 is a distance value calculated by the distance calculation unit (129), B is a triangular wave peak value and the difference value f 0 of the transmitted signal, f 0 is a lowest frequency value of the transmission signal, C is the sound velocity value T Chirp is a period of a triangular peak value of a transmission signal, F b-up is a rising interval value of a triangular wave of a transmission signal and a reflection signal, and? Is a wavelength of a transmission signal.

도 4a를 참조하면, 송신 신호의 삼각파가 반사 신호의 삼각파보다 낮은 주파수를 가지므로, 대상 물체가 측정 물체와 가까워지는 반대 방향(역방향)으로 이동하고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 4A, the triangular wave of the transmission signal has a frequency lower than that of the triangular wave of the reflected signal, so that it can be seen that the object moves in the opposite direction (reverse direction) to the measurement object.

또한, 상대 속도 계산부(125)는 반사 신호의 삼각파에 대한 피크값이 상기 수학식 3에 대한 결과값보다 큰 경우에, 도 4b와 같은 케이스 4번으로 판단하여 다음의 수학식 5을 통해 대상 물체의 상대 속도를 계산한다.When the peak value of the triangular wave of the reflection signal is greater than the result of Equation (3), the relative speed calculator 125 determines the case 4 as shown in FIG. 4B, Calculate the relative velocity of the object.

Figure 112013075304355-pat00009
Figure 112013075304355-pat00009

여기서, R0은 거리 산출부(129)에 의해 계산된 거리값, B는 송신 신호의 삼각파 피크값과 f0의 차이값이고, f0는 최저 주파수 값이고, C는 음속값이고, TChirp는 송신 신호의 삼각파 피크값의 주기이고, Fb-up는 송신 신호의 삼각파와 반사 신호의 삼각파의 상승 곡선 간격값이며, λ는 송신 신호의 파장이다. Here, R 0 is a distance value calculated by the distance calculating unit 129, B is a difference value between a triangular peak value and f 0 of a transmission signal, f 0 is a lowest frequency value, C is a sound velocity value, T Chirp F b-up is the rising curve interval value of the triangular wave of the transmission signal and the reflection signal, and? Is the wavelength of the transmission signal.

도 4b를 참조하면, 송신 신호의 삼각파가 반사 신호의 삼각파보다 낮은 주파수를 가지므로, 대상 물체가 측정 물체와 반대 방향(역방향)으로 이동하고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 4B, since the triangular wave of the transmission signal has a frequency lower than that of the triangular wave of the reflected signal, it can be seen that the object moves in the opposite direction (opposite direction) to the measurement object.

한편, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 기준 수신 신호의 삼각파는 도플러 현상이 발생하지 않았을 경우에, 수신되는 신호를 예측한 것으로, 반사 신호와 기준 수신 신호의 차이를 통해 도플러 주파수 이동값(Doppler frequency shift)을 추정할 수 있다.The triangular wave of the reference reception signal shown in FIGS. 4A and 4B predicts a received signal when the Doppler phenomenon does not occur. The Doppler frequency shift value ) Can be estimated.

또한, 제어부(130)는 거리값 산출부(129), 상대속도 계산부(125)에 의해 각각 도출된 대상 물체와의 거리값, 상대 속도와 상대 속도 계산시 예측된 이동 방향에 대한 정보를 통합하여 사용자에게 제공한다. 여기서, 이동 방향은 계산된 상대 속도가 음의 값을 갖으면 역방향이되고, 양의 값을 갖으면 정방향이 된다.In addition, the control unit 130 integrates the distance value with the target object derived by the distance value calculation unit 129 and the relative speed calculation unit 125, and information on the relative speed and the predicted traveling direction in the calculation of the relative speed, And provides it to the user. Here, the moving direction is a reverse direction when the calculated relative speed has a negative value, and is a positive direction when the calculated relative speed is a positive value.

이러한, 본 발명에 따른 FMCW 레이더 장치는 종래의 FMCW 방식을 이용하여 정확하게 측정할 수 없었던 대상 물체들의 이동 방향을 효율적으로 계산할 수 있는 장점이 있다. 특히, 이동방향과 함께, 상대속도, 거리 정보를 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 이동 중 주변의 대상 물체에 대한 이동을 정확하게 예측할 수 있는 큰 장점이 있다.The FMCW radar apparatus according to the present invention is advantageous in that it can efficiently calculate the moving direction of objects that can not be accurately measured using the conventional FMCW method. In particular, there is a great advantage that a user can precisely predict the movement of a surrounding object while moving, by providing the user with the moving direction, relative speed, and distance information.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: FMCW 레이더 장치 110: 송신단
111: 삼각파 생성부 112: 전압 제어 발진부
113: 송신부 120: 수신단
121: 수신부 122: 믹서부
123: 디지털 신호 처리부 124: 간격값 계산부
126: 상대속도 계산부 127: 신호 변환부
128: 주파수 분석부 129: 거리 산출부100: FMCW radar device 110: transmitting end
111: Triangular wave generation unit 112: Voltage controlled oscillation unit
113: transmitter 120: receiver
121: Receiver 122: Mixer
123: digital signal processor 124: interval value calculator
126: relative speed calculation unit 127: signal conversion unit
128: Frequency analysis unit 129: Distance calculation unit

Claims (14)

대상 물체에 대한 감지를 수행하는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 장치에 있어서,
삼각파가 포함된 송신 신호를 상기 대상 물체로 송신하는 송신부;
상기 송신 신호에 대응되는 반사 신호를 수신하는 수신부;
상기 반사 신호 내 삼각파의 피크값을 검출하고, 상기 검출된 피크값과 상기 송신 신호의 심각파 피크값의 시간 차이를 이용하여 상기 대상 물체와의 거리값을 산출하는 거리 산출부;
상기 송신 신호의 삼각파와 반사 신호의 삼각파간의 주파수 크기 차이에 대한 상승 간격값과 하강 간격값을 계산하는 간격값 계산부; 및
상기 간격값 계산부에 의해 계산된 상기 상승 간격값과 상기 하강 간격값을 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 대상 물체의 이동 방향을 결정하고, 결정된 이동 방향에 따라 기 설정된 방식으로 상기 대상 물체의 상대 속도를 계산하는 상대 속도 계산부를 포함하며,
상기 상대 속도 계산부는,
상기 상승 간격값과 상기 하강 간격값이 동일하면, 상기 대상 물체의 상대 속도를 설정된 값으로 결정하고,
상기 상승 간격값이 상기 하강 간격값보다 크면, 다음의 수학식을 이용하여 상기 대상 물체의 상대 속도를 계산하며,
Figure 112015051024619-pat00010

상기 상승 간격값이 상기 하강 간격값보다 작으면, 상기 반사 신호의 삼각파에 대한 상기 피크값과 다음의 수학식에 의한 결과값의 비교 결과에 따라 상기 대상 물체의 상대 속도를 계산하고,
Figure 112015051024619-pat00024

상기 피크값이 상기 결과값보다 작으면, 다음의 수학식을 이용하여 상기 상대 속도를 계산하며,
Figure 112015051024619-pat00025

상기 피크값이 상기 결과값보다 크면, 다음의 수학식을 이용하여 상기 상대 속도를 계산하는 FMCW 레이더 장치:
Figure 112015051024619-pat00026

여기서, R0은 상기 산출된 거리값이고, B는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값과 f0의 차이값이고, f0는 상기 송신 신호의 최저 주파수 값이고, C는 음속값이고, TChirp는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값의 주기이고, Fb-up는 상기 송신 신호의 삼각파와 상기 반사 신호의 삼각파의 상승 간격값이며, λ는 상기 송신 신호의 파장이고, t는 상기 반사 신호의 수신 시간이다. 1. A Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) radar apparatus for performing detection on a target object,
A transmitter for transmitting a transmission signal including a triangular wave to the object;
A receiver for receiving a reflection signal corresponding to the transmission signal;
A distance calculating unit that detects a peak value of a triangle wave in the reflection signal and calculates a distance value between the detected peak value and a critical wave peak value of the transmission signal using the time difference between the detected peak value and the critical wave peak value of the transmission signal;
An interval value calculation unit for calculating a rising interval value and a falling interval value with respect to a frequency magnitude difference between the triangular wave of the transmission signal and the triangular wave of the reflection signal; And
And a controller for comparing the rising interval value calculated by the interval value calculating section with the falling interval value to determine a moving direction of the object in accordance with a comparison result, And a relative speed calculation unit for calculating a speed,
Wherein the relative-
Determines the relative speed of the object to be a set value if the rising interval value is equal to the falling interval value,
If the rising interval value is larger than the falling interval value, calculating a relative speed of the object using the following equation,
Figure 112015051024619-pat00010

Calculating a relative speed of the object based on a result of comparison between the peak value of the triangle wave of the reflected signal and a result of the following equation if the rising interval value is smaller than the falling interval value,
Figure 112015051024619-pat00024

If the peak value is smaller than the result value, the relative speed is calculated using the following equation,
Figure 112015051024619-pat00025

And the peak value is greater than the result value, the relative speed is calculated using the following equation: FMCW radar apparatus:
Figure 112015051024619-pat00026

Where R 0 is the calculated distance value, B is the difference value between the triangular peak value of the transmission signal and f 0 , f 0 is the lowest frequency value of the transmission signal, C is the sound velocity value, and T Chirp is Fb -up is a rising interval of a triangular wave of the transmission signal and a triangular wave of the reflection signal,? Is a wavelength of the transmission signal, t is a reception time of the reflection signal to be. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 상대 속도 계산부에 의해 계산된 상대 속도 및 이동 방향 정보와, 상기 거리 산출부에 의해 산출된 거리 값을 사용자에게 제공하는 제어부
를 더 포함하는 FMCW 레이더 장치.The method according to claim 1,
A relative speed and direction information calculated by the relative speed calculation unit and a distance value calculated by the distance calculation unit,
Wherein the FMCW radar device further comprises: 대상 물체에 대한 감지를 수행하는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 장치의 구동 방법에 있어서,
삼각파형 신호가 포함된 송신 신호를 상기 대상 물체로 송신하는 단계;
상기 송신 신호에 대응되는 반사 신호를 수신하는 단계;
상기 반사 신호 내 삼각파의 피크값을 검출하는 단계;
상기 검출된 피크값과 상기 송신 신호의 심각파 피크값의 시간 차이를 이용하여 상기 대상 물체와의 거리값을 산출하는 단계;
상기 송신 신호의 삼각파와 반사 신호의 삼각파간의 주파수 크기 차이에 대한 상승 간격값과 하강 간격값을 계산하는 단계;
상기 계산된 상승 간격값과 하강 간격값을 비교하는 단계;
상기 비교 결과에 따라 상기 대상 물체의 이동 방향을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 이동 방향에 따라 기 설정된 방식으로 상기 대상 물체의 상대 속도를 계산하는 단계를 포함하며,
상기 상대 속도를 계산하는 단계는,
상기 상승 간격값과 상기 하강 간격값이 동일하면, 상기 대상 물체의 상대 속도를 설정된 값으로 결정하고,
상기 상승 간격값이 상기 하강 간격값보다 크면, 다음의 수학식을 이용하여 상기 상대 속도를 계산하며,
Figure 112015051024619-pat00014

상기 상승 간격값이 상기 하강 간격값보다 작으면, 상기 반사 신호의 삼각파에 대한 피크값과 다음의 수학식에 의한 결과값의 비교 결과에 따라 상기 대상 물체의 상대 속도를 계산하고,
Figure 112015051024619-pat00027

상기 피크값이 상기 결과값보다 작으면, 다음의 수학식을 이용하여 상기 상대 속도를 계산하며,
Figure 112015051024619-pat00028

상기 상대 속도를 계산하는 단계는,
상기 피크값이 상기 결과값보다 크면, 다음의 수학식을 이용하여 상기 상대 속도를 계산하는 FMCW 레이더 장치의 구동 방법:
Figure 112015051024619-pat00029

여기서, R0은 상기 산출된 거리값이고, B는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값과 f0의 차이값이고, f0는 상기 송신 신호의 최저 주파수 값이고, C는 음속값이고, TChirp는 상기 송신 신호의 삼각파 피크값의 주기이고, Fb-up는 상기 상승 간격값이며, λ는 상기 송신 신호의 파장이고, t는 상기 반사 신호의 수신 시간이다.A method of driving a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar apparatus for detecting a target object,
Transmitting a transmission signal including a triangular waveform signal to the object;
Receiving a reflection signal corresponding to the transmission signal;
Detecting a peak value of a triangular wave in the reflection signal;
Calculating a distance value between the detected peak value and a critical wave peak value of the transmission signal based on a time difference between the detected peak value and the critical wave peak value of the transmission signal;
Calculating a rising interval value and a falling interval value with respect to a frequency magnitude difference between the triangular wave of the transmission signal and the triangular wave of the reflection signal;
Comparing the calculated rising interval value and the falling interval value;
Determining a moving direction of the object according to the comparison result; And
And calculating a relative speed of the object in a predetermined manner according to the determined moving direction,
Wherein the calculating the relative speed comprises:
Determines the relative speed of the object to be a set value if the rising interval value is equal to the falling interval value,
If the rising interval value is larger than the falling interval value, the relative speed is calculated using the following equation,
Figure 112015051024619-pat00014

Calculating a relative speed of the object based on a comparison result between a peak value of the triangular wave of the reflected signal and a result of the following equation, if the rising interval value is smaller than the falling interval value,
Figure 112015051024619-pat00027

If the peak value is smaller than the result value, the relative speed is calculated using the following equation,
Figure 112015051024619-pat00028

Wherein the calculating the relative speed comprises:
And calculating the relative speed using the following equation if the peak value is greater than the result value:
Figure 112015051024619-pat00029

Where R 0 is the calculated distance value, B is the difference value between the triangular peak value of the transmission signal and f 0 , f 0 is the lowest frequency value of the transmission signal, C is the sound velocity value, and T Chirp is Fb -up is the rising interval value,? Is the wavelength of the transmission signal, and t is the reception time of the reflection signal. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 계산된 상대 속도, 상기 결정된 이동 방향 정보와, 상기 산출된 거리값을 사용자에게 제공하는 단계
를 더 포함하는 FMCW 레이더 장치의 구동 방법.9. The method of claim 8,
Providing the calculated relative speed, the determined moving direction information, and the calculated distance value to a user
Wherein the FMCW radar device further comprises:
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009058335A (en) 2007-08-31 2009-03-19 Fujitsu Ten Ltd Radar device and relative distance detection method
JP2011069710A (en) 2009-09-25 2011-04-07 Fujitsu Ten Ltd Signal processor, radar apparatus, object detection system, signal processing method, and program
JP2013096908A (en) 2011-11-02 2013-05-20 Honda Elesys Co Ltd Radar apparatus for on-vehicle use, method for on-vehicle radar operation, and program for on-vehicle radar operation
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