KR101591164B1 - Uwb 레이더의 객체 검출 방법 및 장치 - Google Patents

Uwb 레이더의 객체 검출 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

레이더의 객체 검출 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 레이더의 객체 검출 장치는, 검출 대상인 객체의 존재 여부와 관계 없이 주기적으로 갱신되는 제 1 클러터 맵을 저장하는 제 1 클러터 맵 저장부, 수신 신호에서 상기 객체에 대한 신호가 존재하지 않은 경우의 클러터 맵인 제 2 클러터 맵을 저장하는 제 2 클러터 맵 저장부, 상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용해 제 3 클러터 맵을 생성하는 적응형 클러터 맵 생성부 및 상기 제 3 클러터 맵과 수신 신호를 비교하고, 그 결과를 배경 차분된 신호에 적용하여 노이즈를 억제하는 배경 차분 신호 억제부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

UWB 레이더의 객체 검출 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING OBJECT IN ULTRA WIDE BAND RADAR}
본 발명은 UWB 레이더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 UWB 레이더에서 노이즈를 억제하여 객체 검출의 정확도를 높이는 방법 및 장치에 관한 것이다.
실외에서의 위치 추적 분야는 GPS로 대변되는 위성 항법 시스템으로 매우 정밀한 단위의 성능을 보이는 반면 실내에서의 위치 추적 및 사물 인식에 있어서는 확실한 솔루션의 부재로 인해 다양한 방법으로 연구되고 있다.
대표적인 실내 위치 인식 및 사물 인식 방법은 비전 기반의 카메라의 영상을 이용해 위치를 파악하는 것이나 충분한 조명이 제공되지 않는 환경이거나 화재 등으로 인해 장애물이 존재하는 경우에는 정확한 인식이 어려운 문제점이 있었다.
근래에 들어 UWB 레이더 시스템이 실내에서의 위치 측정 및 사물 인식 기술로 주목 받고 있다.
UWB 레이더는 수십 나노/피코 단위 너비의 짧은 임펄스 신호를 빛의 속도로 송신하여 물체에 반사되어 수신되는 신호와 송신 신호의 시간적 차이를 활용하여 물체의 존재와 거리를 판단하는 방식으로 동작한다.
그리고 송신 파워가 매우 작기 때문에 저전력, 저가격 소형으로 구현이 가능하며, 광대역을 사용하여 협대역 간섭에 강하며 신호의 스펙트럼이 유사 잡음 형태를 보이므로 보안성 또한 향상된다.
이러한 UWB 레이더를 이용하여 움직이는 객체(예를 들어, 사람)의 신호를 검출하는 경우, 종래에는 SVD(Singular Value Decomposition) 또는 LBF(Loop Back Filter)를 사용하였으나, 검출 결과에 노이즈 성분이 많이 존재하는 단점이 있다.
또한, 움직이는 객체가 고정 클러터의 시야를 가림으로 인해 고정 클러터에 대한 시야의 확보 및 미확보가 반복됨으로써 고정 클러터가 움직이는 객체로 인식되는 고정 클러터의 움직임 효과가 발생하는 문제가 있다.
이에, UWB 레이더를 이용하여 움직이는 객체(예를 들어, 사람)를 검출 시, 검출의 정확도를 높일 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, UWB 레이더를 이용하여 움직이는 객체를 검출 시, 노이즈를 억제하여 검출의 정확도를 높일 수 있는 방안을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 객체 검출 장치는, 클러터 맵과 수신 신호를 이용하여 배경 차분 신호를 생성하는 배경 차분 수행부 및 노이즈 억제 클러터 맵과 수신 신호를 비교하여 상기 노이즈 억제 클러터 맵보다 작은 신호에 해당되는 부분을 상기 배경 차분 신호에서 억제하는 배경 차분 신호 억제부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 배경 차분 신호 억제부는 상기 노이즈 억제 클러터 맵으로서 상기 클러터 맵인 제 1 클러터 맵을 이용하거나 적응형 클러터 맵을 이용하되, 상기 적응형 클러터 맵은 상기 제 1 클러터 맵을 저장하고 상기 수신 신호에서 움직이는 객체에 대한 신호가 존재하지 않은 경우의 클러터 맵인 제 2 클러터 맵을 저장하여 상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용해 생성되되, 미리 정해진 세기의 신호를 더하여(boosting) 생성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 객체 검출 장치는, 검출 대상인 객체의 존재 여부와 관계 없이 주기적으로 갱신되는 제 1 클러터 맵을 저장하는 제 1 클러터 맵 저장부, 수신 신호에서 상기 객체에 대한 신호가 존재하지 않은 경우의 클러터 맵인 제 2 클러터 맵을 저장하는 제 2 클러터 맵 저장부, 상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용해 제 3 클러터 맵을 생성하는 적응형 클러터 맵 생성부 및 상기 제 3 클러터 맵과 수신 신호를 비교하고, 그 결과를 배경 차분된 신호에 적용하여 노이즈를 억제하는 배경 차분 신호 억제부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 배경 차분 신호 억제부는 상기 수신 신호가 상기 제 3 클러터 맵보다 작은 부분이 존재하고, 상기 배경 차분된 신호에서 상기 작은 부분에 대응하는 신호가 존재하면, 상기 배경 차분된 신호에서 해당 부분을 억제하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 적응형 클러터 맵 생성부는 상기 제 3 클러터 맵을 생성하기 위해 상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵을 동기화하고, 미리 정해진 세기의 신호를 더하여(boosting) 상기 제 3 클러터 맵을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 제 2 클러터 맵 저장부는 상기 객체에 대한 신호가 존재하지 않을 때마다 상기 제 2 클러터 맵을 갱신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 레이더의 객체 검출 장치는 상기 수신 신호에서 상기 제 1 클러터 맵의 신호를 제거하여 상기 배경 차분 신호를 생성하는 배경 차분 수행부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 객체 검출 방법은, 제 1 클러터 맵과 수신 신호를 이용하여 배경 차분 신호를 생성하는 단계 및 노이즈 억제 클러터 맵과 수신 신호를 비교하여 상기 노이즈 억제 클러터 맵보다 작은 신호에 해당되는 부분을 상기 배경 차분 신호에서 억제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 배경 차분 신호에서 억제하는 단계는, 상기 노이즈 억제 클러터 맵으로서 상기 클러터 맵인 제 1 클러터 맵을 이용하거나 적응형 클러터 맵을 이용하되, 상기 적응형 클러터 맵은 상기 제 1 클러터 맵을 저장하고 상기 수신 신호에서 움직이는 객체에 대한 신호가 존재하지 않은 경우의 클러터 맵인 제 2 클러터 맵을 저장하며 상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용해 생성되되, 미리 정해진 세기의 신호를 더하여(boosting) 생성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, UWB 레이더를 이용하여 움직이는 객체를 검출 시, 검출의 정확도를 높일 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 방법이 적용되는 UWB 레이더 시스템의 전체적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 수신 장치의 신호 처리부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 검출을 위한 노이즈 억제 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵의 생성 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵을 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 일 실시예에 따른 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 7은 종래의 다른 실시예에 따른 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 8은 종래의 또 다른 실시예에 따른 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 방법이 적용되는 UWB 레이더 시스템의 전체적인 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 UWB 레이더 시스템은 UWB 송신 장치(100) 및 UWB 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 간단히 설명하면, UWB 송신 장치(100)는 감지를 위한 임펄스 신호를 외부에 방사하는 장치로서 임펄스 발생기(110), 송신 안테나(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
여기서 임펄스 발생기(110)는 제어부(130)로부터 제공된 임펄스 발생을 위한 데이터에 근거하여 임펄스를 발생시킬 수 있다.
참고로, UWB 레이더에서 펄스의 주기가 짧을수록 많은 정보를 포함할 수 있는데, FCC의 정의에 따르면 펄스 폭이 수ns에 불과한 펄스 신호를 발생시켜 그 대역폭이 500MHz를 넘거나 중심 주파수 대비 대역폭이 20%를 넘는 경우 UWB 레이더에 포함되도록 하며, 임펄스 발생기(110)는 이러한 정의에 맞는 임펄스를 발생시킬 수 있다.
송신 안테나(120)는 임펄스 발생기(110)에 의해 발생된 펄스 신호를 외부에 방사할 수 있으며, 이때 미리 설정된 영역으로 펄스 신호가 발생될 수 있다.
참고로, 송신 안테나(120)는 고지향성을 가지는 초광대역 안테나인 것이 바람직하다.
제어부(130)는 임펄스 발생을 위한 데이터를 임펄스 발생기(110)로 제공할 수 있으며, 제어부(130)의 제어에 따라서 임펄스 발생기(110)는 임펄스를 발생시킬 수 있다.
한편, UWB 수신 장치(200)는 수신 안테나(210) 및 신호 처리부(220)를 포함할 수 있다.
여기서 수신 안테나(210)는 UWB 송신 장치(100)에 의해 방사된 펄스의 반사 신호를 수신할 수 있으며, 고지향성을 가지는 초광대역 안테나가 사용될 수 있다.
신호 처리부(220)는 수신 안테나(210)에 의해 수신된 신호를 분석할 수 있다.
수신 안테나(210)를 통해 수신되는 신호는 검출 대상인 객체(이하, '객체'라 칭함)의 반사 신호뿐만 아니라 주변 사물에 의한 반사 신호도 포함하게 되며, 객체의 정확한 추적을 위해서는 객체 이외의 다른 신호들은 제거되어야 한다.
이를 위해, 종래에는 수신 신호로부터 클러터 신호를 제거한 배경 차분 신호를 이용하여 객체에 대한 신호를 검출하였으나, 이는 단순 노이즈 외에도 객체로 인해 고정 클러터가 움직이는 것처럼 인식되는 고정 클러터의 움직임 효과에 따른 큰 노이즈를 발생시키는 문제가 있다.
즉, 측정 영역 내에서 객체가 움직이는 경우, 해당 객체가 고정 클러터에 대한 시야를 가림으로써 앞쪽의 움직이는 객체에 의해 뒤쪽의 고정 클러터에 대한 시야가 부분적으로 확보 및 미확보를 반복하게 되며, 이로 인해 객체 이외의 다른 신호로서 제거되어야 할 고정 클러터 신호가 움직이는 객체로 인식될 수 있다.
따라서, 본 발명의 신호 처리부(220)는 측정 영역 내 객체를 검출 시, 상기 고정 클러터의 움직임 효과를 상쇄시키고 노이즈를 억제함으로써, 종래의 배경 차분 신호를 이용한 객체 검출의 한계와 문제점을 해소하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 수신 장치의 신호 처리부의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부(220)는 배경 차분 수행부(221), 제 1 클러터 맵 저장부(222), 제 2 클러터 맵 저장부(223), 적응형 클러터 맵 생성부(224), 배경 차분 신호 억제부(225)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 배경 차분 수행부(221)는 현재 수신 신호로부터 클러터 신호를 차감하여 객체에 대한 신호를 검출할 수 있다.
여기서 검출된 '객체에 대한 신호'는 실제 객체에 대한 신호뿐만 아니라 상기 고정 클러터의 움직임 효과에 의한 신호도 포함될 수 있으며, 객체가 고정 클러터와 동일한 거리에 존재하는 경우는 상기 객체에 대한 신호에 포함되지 않을 수 있다.
참고로, 배경 차분 수행부(221)에 의해 배경 차분이 수행될 때 사용되는 클러터 맵은 객체의 존재 여부와는 관계없이 특정 주기로 갱신될 수 있다.
한편, 제 1 클러터 맵 저장부(222)는 객체의 존재 여부와 상관 없이 주기적으로 클러터 맵을 저장소(예를 들어, 버퍼)에 저장하여 갱신할 수 있으며, 저장소에 저장된 일정 수의 클러터 맵에 대한 평균을 산출할 수 있다.
이하, 제 1 클러터 맵 저장부(222)에 의해 주기적으로 저장소에 저장되어 갱신되거나, 저장소에 저장된 일정 수의 클러터 맵에 대하여 평균을 낸 클러터 맵을 '제 1 클러터 맵'이라 칭하도록 한다.
참고로, 제 1 클러터 맵은 배경 차분 수행부(221)에서 배경 차분을 수행할 때 사용될 수 있다.
한편, 제 2 클러터 맵 저장부(223)는 수신 신호에 객체가 존재하지 않는다고 판단되는 경우 클러터 맵을 저장소(예를 들어, 버퍼)에 저장(이하, '제 2 클러터 맵'이라 칭함)할 수 있다.
한편, 적응형 클러터 맵 생성부(224)는 상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용하여 클러터 맵을 생성(이하, '제 3 클러터 맵'이라 칭함)할 수 있다.
이때, 적응형 클러터 맵 생성부(224)는 제 3 클러터 맵을 생성하기 위하여 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵을 동기화할 수 있으며, 오류 검출(false alarm)의 확률을 줄이기 위해 미리 정해진 세기의 신호를 더하여(boosting) 제 3 클러터 맵을 생성할 수 있다.
참고로 상기 제 1 클러터 맵을
Figure 112014027361389-pat00001
,제 2 클러터 맵을
Figure 112014027361389-pat00002
, 오류 검출의 확률을 줄이기 위해 더해지는 상기 미리 정해진 세기의 신호를
Figure 112014027361389-pat00003
라고 하면, 적응형 클러터 맵인 제 3 클러터 맵
Figure 112014027361389-pat00004
는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014027361389-pat00005
제 3 클러터 맵은 전술한 과정을 거쳐 적응적으로(adaptively) 지속적으로 갱신될 수 있다.
적응형 클러터 맵인 제 3 클러터 맵에 대한 설명은 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
한편, 배경 차분 신호 억제부(225)는 상기 제 3 클러터 맵의 신호를 현재 수신 신호와 비교하고, 그 비교 결과를 배경 차분 신호에 적용하여 배경 차분 신호의 노이즈를 억제할 수 있다.
예를 들어, 현재 수신 신호가 제 3 클러터 맵의 신호보다 같거나 큰 부분이 존재하면 배경 차분 신호에서 해당 부분의 신호는 그대로 유지하고, 현재 수신 신호가 제 3 클러터 맵의 신호보다 작은 부분이 존재하면 배경 차분 신호에서 해당 부분의 신호는 0에 가깝게 억제할 수 있다.
현재 수신 신호를
Figure 112014027361389-pat00006
라 할 때, 현재 수신 신호는 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112014027361389-pat00007
종래의 배경 차분 신호를 이용하여 객체를 검출하는 경우, 노이즈 문제 뿐만 아니라, 움직이는 객체로 인한 고정 클러터의 움직임 효과와 객체가 고정 클러터와 동일한 거리에 위치함으로써 발생하는 문제점이 있으며, 본 발명은 이를 해소하기 위해서 배경 차분 신호를 억제하는 전술한 과정을 수행할 수 있다.
참고로, 배경 차분 신호를 억제하기 위해서 전술한 바와 같이 적응형 클러터 맵인 제 3 클러터 맵을 현재 수신 신호와 비교할 수도 있고, 기존의 클러터 맵인 제 1 클러터 맵을 현재 수신 신호와 비교할 수도 있다.
이때 후자의 경우, 제 1 클러터 맵에 오류 검출(false alarm)의 확률을 줄이기 위해 미리 정해진 세기의 신호를 더하는(boosting) 과정은 필요하다.
적응형 클러터 맵인 제 3 클러터 맵과 현재 수신 신호를 비교하는 과정에 대해서는 도 9를 참조하여 후술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 검출을 위한 노이즈 억제 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3에 도시된 과정은 신호 처리부(220)에 의해 수행될 수 있으며, 이하, 신호 처리부(220)를 주체로 도 3의 흐름도를 설명하도록 한다.
신호 처리부(220)는 배경 차분을 수행한다(S301).
S301 후, 신호 처리부(220)는 S301에서 수행된 배경 차분 결과에 추가적인 노이즈 억제 과정을 수행한다(S302).
즉, 신호 처리부(220)는 클러터 맵과 수신 신호를 비교하고(S302a), 그 결과 클러터 맵보다 작은 신호에 해당하는 부분을 배경 차분 신호에서 0에 가깝게 억제할 수 있다(S302b).
이때, 상기 클러터 맵은 본 발명의 적응형 클러터 맵인 제 3 클러터 맵이 사용될 수 있으며, 전술한 과정을 통해 노이즈가 억제됨으로써 객체에 대한 검출 정확도를 높일 수 있다.
만일 S302a 결과, 클러터 맵보다 작은 신호가 존재하지 않는 부분은 배경 차분 신호에서 해당 부분을 그대로 유지할 수 있다(S302c).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵의 생성 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시된 과정은 신호 처리부(220)에 의해 수행될 수 있으며, 이하, 신호 처리부(220)를 주체로 도 4의 흐름도를 설명하도록 한다.
먼저, 신호 처리부(220)는 움직이는 객체의 존재 여부와 상관 없이 주기적으로 제 1 클러터 맵을 버퍼에 저장하여 갱신한다(S401).
S401 후, 신호 처리부(220)는 수신 신호에서 객체에 대한 신호가 존재하지 않은 경우 제 2 클러터 맵을 버퍼에 저장하고 매번 객체에 대한 신호가 존재하지 않을 때마다 버퍼에 저장된 제 2 클러터 맵을 갱신한다(S402).
참고로, 제 1 클러터 맵을 버퍼에 저장하여 갱신(S401)하고, 그 이후에 제 2 클러터 맵을 버퍼에 저장하여 갱신(S402)하는 것으로 설명하였지만, S401과 S402가 동시에 수행될 수도 있다.
S402 후, 신호 처리부(220)는 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵을 동기화하고, 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용하여 적응형 클러터 맵인 제 3 클러터 맵을 생성한다(S403).
이때, 제 3 클러터 맵에는 오류 검출(false alarm)의 확률을 줄이기 위해 미리 정해진 세기의 신호가 더해질 수 있다.
S403 후, 신호 처리부(220)는 현재 수신 신호와 제 3 클러터 맵을 비교하고, 비교 결과를 배경 차분 신호에 반영하여 노이즈를 억제한다(S404).
예를 들어, 현재 수신 신호가 제 3 클러터 맵의 신호보다 같거나 큰 부분이 존재하면 배경 차분 신호에서 해당 부분의 신호는 그대로 유지하고, 현재 수신 신호가 제 3 클러터 맵의 신호보다 작은 부분이 존재하면 배경 차분 신호에서 해당 부분의 신호는 0에 가깝게 억제한다.
따라서, 종래의 배경 차분 신호를 이용하여 객체를 검출하는 경우, 노이즈 문제 뿐만 아니라, 움직이는 객체로 인한 고정 클러터의 움직임 효과와 객체가 고정 클러터와 동일한 거리에 위치함으로써 발생하는 문제점이 해소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵을 도시한 도면이다.
도 5의 (a)는 객체의 존재 여부와 상관 없이 주기적으로 저장되어 갱신된 클러터 맵, 즉 제 1 클러터 맵이며, 도 5의 (b)는 수신 신호에서 객체에 대한 신호가 존재하지 않는 경우인 제 2 클러터 맵이다.
제 2 클러터 맵에는 고정 클러터인 제 1 고정 사물에 의한 펄스 및 제 2 고정 사물에 의한 펄스가 존재함을 알 수 있다.
한편, 제 1 클러터 맵에는 객체의 이동으로 제 1 고정 사물에 대한 시야가 확보 및 미확보를 반복함으로써, 고정 클러터의 움직임 효과로 인해 제 1 클러터 맵에서 펄스가 약해졌음을 볼 수 있다(제 2 클러터 맵과 비교).
도 5의 (c)는 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용하여 생성된 적응형 클러터 맵인 제 3 클러터 맵으로서, 고정 클러터의 움직임 효과를 발생시킬 수 있는 신호는 그 크기가 약해지고, 고정 사물로 인식된 제 2 고정 사물에 의한 신호가 큰 변화 없이 존재함을 볼 수 있다.
참고로, 도 5의 (c)에는 오류 검출(false alarm)의 확률을 줄이기 위해 미리 정해진 세기의 신호가 더해질 수 있다.
도 6은 종래의 일 실시예에 따른 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 6은 측정 영역 내 움직이는 객체와 고정 사물에 의한 수신 신호 및 클러터 맵을 도시한 도면으로서, 제 1 고정 사물과 제 2 고정 사물이 존재하고, 움직이는 객체가 존재하는 상황이다.
도 6에서, 수신 신호에는 움직이는 객체와 각 고정 사물에 의한 신호가 나타나 있으며, 도 6의 경우는 수신 신호에서 클러터 맵의 신호를 제거하는 배경 차분을 수행하더라도 움직이는 객체를 검출하는데 문제되지 않는다.
도 7은 종래의 다른 실시예에 따른 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 7은 측정 영역 내 움직이는 객체와 고정 사물에 의한 수신 신호 및 클러터 맵을 도시한 도면으로서, 제 1 고정 사물과 제 2 고정 사물이 존재하고, 움직이는 객체가 제 1 고정 사물 앞에 존재하여 제 1 고정 사물의 시야를 일부 가리고 있는 상황이다.
도 7에서, 수신 신호에는 움직이는 객체와 각 고정 사물에 의한 신호가 나타나 있으며, 움직이는 객체로 인해 제 1 고정 사물에 의한 신호가 다소 약해져 있음을 볼 수 있다.
도 7의 경우는 수신 신호에서 클러터 맵의 신호를 제거하는 배경 차분을 수행하더라도 검출 대상인 객체를 검출하는데 역시 문제되지 않는다.
도 8은 종래의 또 다른 실시예에 따른 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 8은 측정 영역 내 움직이는 복수의 객체와 고정 사물에 의한 수신 신호 및 클러터 맵을 도시한 도면으로서, 제 1 고정 사물과 제 2 고정 사물이 존재하고, 제 1 객체가 제 1 고정 사물 앞에 존재하여 제 1 고정 사물의 시야를 일부 가리고 있는 상황이다.
또한, 제 2 객체가 제 2 고정 사물 앞에 존재하여 제 2 고정 사물의 시야를 일부 가리고 있으며, 제 2 객체는 제 1 고정 사물의 거리와 동일한 위치에 존재한다.
도 8에서, 수신 신호에는 제 1 객체와 각 고정 사물에 의한 신호가 나타나 있으며, 제 1 객체와 제 2 객체로 인해 제 1 고정 사물 및 제 2 고정 사물에 의한 신호가 클러터 맵에 비해서 다소 약해져 있음을 볼 수 있다.
그러나, 제 1 고정 사물과 동일한 거리에 위치한 제 2 객체는 검출 대상으로 인식되지 못한 상태이며, 이 경우, 수신 신호에서 클러터 맵의 신호를 제거하는 배경 차분을 수행하면 제 1 객체는 검출될 수 있으나 제 2 객체는 검출되지 못하는 문제가 발생한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵을 도시한 도면이다.
도 9는 전술한 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용하여 생성된 적응형 클러터 맵인 제 3 클러터 맵을 도시한 도면으로서, 확실한 고정 사물에 의한 성분이 나타나 있다.
제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용하여 생성되었기 때문에 제 1 고정 사물에 의한 신호가 도 6내지 도 8에 도시된 클러터 맵의 신호보다 다소 약해져 있음을 볼 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 수신 신호에는 제 1 객체와 제 2 객체가 적응형 클러터 맵인 제 3 클러터 맵보다 특정 부분에서 각각 더 크게 검출됨을 알 수 있다.
특히, 종래의 경우 제 2 객체는 제 1 고정 사물과 동일한 거리에 위치함으로써 검출 대상인 객체로 인식되지 못하는 문제가 있었으나, 본 발명은 도 10에 도시된 바와 같이 제 2 객체를 정확하게 검출하고 있음을 볼 수 있다.
만일, 배경 차분 신호에서 검출된 신호 중 도 10에 도시된 바와 같이 제 1 객체 및 제 2 객체와 대응하는 신호(적응형 클러터 신호보다 큰 부분 - 1010, 1020)가 존재한다면, 해당 신호들은 배경 차분 신호에서 그대로 유지되어 검출 대상인 객체로 검출될 수 있다.
그러나, 배경 차분 신호에서 도 10에 도시된 바와 같이 수신 신호가 적응형 클러터 신호보다 작은 부분(1030)과 대응하는 신호가 존재한다면, 해당 신호는 배경 차분 신호에서 0에 가깝게 억제될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같은 비교 결과를 배경 차분 신호에 적용하여 배경 차분 신호를 억제함으로써, 노이즈 감소는 물론 고정 클러터의 움직임 효과 상쇄와 객체가 고정 클러터와 동일한 거리에 위치함으로써 검출 대상인 객체로 인식되지 못했던 종래의 문제가 해소될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : UWB 송신 장치
110 : 임펄스 발생기
120 : 송신 안테나
200 : UWB 수신 장치
210 : 수신 안테나
220 : 신호 처리부
221 : 배경 차분 수행부
222 : 제 1 클러터 맵 저장부
223 : 제 2 클러터 맵 저장부
224 : 적응형 클러터 맵 생성부
225 : 배경 차분 신호 억제부

Claims (9)

  1. 클러터 맵과 수신 신호를 이용하여 배경 차분 신호를 생성하는 배경 차분 수행부; 및
    노이즈 억제 클러터 맵과 수신 신호를 비교하여 상기 노이즈 억제 클러터 맵보다 작은 신호에 해당되는 부분을 상기 배경 차분 신호에서 억제하는 배경 차분 신호 억제부
    를 포함하되,
    상기 배경 차분 신호 억제부는,
    상기 노이즈 억제 클러터 맵으로서 상기 클러터 맵인 제 1 클러터 맵을 이용하거나 적응형 클러터 맵을 이용하되,
    상기 적응형 클러터 맵은 상기 제 1 클러터 맵을 저장하고 상기 수신 신호에서 움직이는 객체에 대한 신호가 존재하지 않은 경우의 클러터 맵인 제 2 클러터 맵을 저장하여 상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용해 생성되되, 미리 정해진 세기의 신호를 더하여(boosting) 생성되는 것을 특징으로 하는 레이더의 객체 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 검출 대상인 객체의 존재 여부와 관계 없이 주기적으로 갱신되는 제 1 클러터 맵을 저장하는 제 1 클러터 맵 저장부;
    수신 신호에서 상기 객체에 대한 신호가 존재하지 않은 경우의 클러터 맵인 제 2 클러터 맵을 저장하는 제 2 클러터 맵 저장부;
    상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용해 제 3 클러터 맵을 생성하는 적응형 클러터 맵 생성부; 및
    상기 제 3 클러터 맵과 수신 신호를 비교하고, 그 결과를 배경 차분된 신호에 적용하여 노이즈를 억제하는 배경 차분 신호 억제부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더의 객체 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배경 차분 신호 억제부는,
    상기 현재 수신 신호가 상기 제 3 클러터 맵보다 작은 부분이 존재하고, 상기 배경 차분된 신호에서 상기 작은 부분에 대응하는 신호가 존재하면, 상기 배경 차분된 신호에서 해당 부분을 억제하는 것을 특징으로 하는 레이더의 객체 검출 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 적응형 클러터 맵 생성부는,
    상기 제 3 클러터 맵을 생성하기 위해 상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵을 동기화하고,
    미리 정해진 세기의 신호를 더하여(boosting) 상기 제 3 클러터 맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더의 객체 검출 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 클러터 맵 저장부는,
    상기 객체에 대한 신호가 존재하지 않을 때마다 상기 제 2 클러터 맵을 갱신하는 것을 특징으로 하는 레이더의 객체 검출 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 수신 신호에서 상기 제 1 클러터 맵의 신호를 제거하여 상기 배경 차분 신호를 생성하는 배경 차분 수행부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더의 객체 검출 장치.
  8. 클러터 맵과 수신 신호를 이용하여 배경 차분 신호를 생성하는 단계; 및
    노이즈 억제 클러터 맵과 수신 신호를 비교하여 상기 노이즈 억제 클러터 맵보다 작은 신호에 해당되는 부분을 상기 배경 차분 신호에서 억제하는 단계
    를 포함하되,
    상기 배경 차분 신호에서 억제하는 단계는,
    상기 노이즈 억제 클러터 맵으로서 상기 클러터 맵인 제 1 클러터 맵을 이용하거나 적응형 클러터 맵을 이용하되,
    상기 적응형 클러터 맵은 상기 제 1 클러터 맵을 저장하고 상기 수신 신호에서 움직이는 객체에 대한 신호가 존재하지 않은 경우의 클러터 맵인 제 2 클러터 맵을 저장하며 상기 제 1 클러터 맵과 제 2 클러터 맵의 최소값을 이용해 생성되되, 미리 정해진 세기의 신호를 더하여(boosting) 생성되는 것을 특징으로 하는 레이더의 객체 검출 방법.

  9. 삭제
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