KR101796336B1 - Method and radar apparatus for detecting target object - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타깃 물체 감지 방법 및 레이더 장치에 관한 것으로서, 특히, 해당 레이더 장치가 물체 감지를 위해 송신하는 송신신호와, 주변에 다른 레이더 장치나 다른 통신 장치에 의해 송신된 송신신호 간의 간섭을 줄여주고, 실제 물체가 아닌 가상의 물체를 실제 물체인 것처럼 오인하여 감지하는 확률을 줄여주어, 실제 물체를 오인 없이 정확하게 감지하는 타깃 물체 감지 방법 및 레이더 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a target object detection method and a radar apparatus, and more particularly to a radar apparatus and method for reducing interference between a transmission signal transmitted by a corresponding radar apparatus for object detection and a transmission signal transmitted by another radar apparatus or another communication apparatus The present invention relates to a radar device and a method for detecting a target object by accurately detecting an actual object without causing a false detection by reducing the probability of detecting a virtual object that is not an actual object by mistaking it as an actual object.

Description

타깃 물체 감지 방법 및 레이더 장치{METHOD AND RADAR APPARATUS FOR DETECTING TARGET OBJECT}[0001] METHOD AND RADAR APPARATUS FOR DETECTING TARGET OBJECT [0002]

본 발명은 타깃 물체 감지 방법 및 레이더 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a target object detection method and a radar apparatus.

요즈음, 주변에 있는 물체를 감지하기 위한 레이더 장치를 이용하여 차량을 제어하는 차량 제어 시스템이 많이 개발되고 있다. 이러한 차량 제어 시스템이 정확한 차량 제어를 수행하기 위해서는 레이더 장치에 의한 정확한 물체 감지가 필수적이다. Recently, a vehicle control system for controlling a vehicle using a radar device for detecting an object in the vicinity has been developed. Accurate object detection by a radar device is essential for such vehicle control systems to perform accurate vehicle control.

하지만, 해당 레이더 장치가 물체 감지를 위해 송신하는 송신신호가 주변에 다른 레이더 장치나 다른 통신 장치에 의해 송신된 송신신호와 간섭이 발생하는 경우, 주변에 있는 실제 물체를 감지하지 못하거나 실제 물체가 아닌 가상의 물체를 실제 물체인 것처럼 오인하여 감지하는 문제점이 발생할 수 있다.
However, when a transmission signal transmitted by the radar device for object detection interferes with a transmission signal transmitted by another radar device or another communication device in the vicinity, it is impossible to detect an actual object in the vicinity, It is possible to detect a non-virtual object as a real object and detect it.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 해당 레이더 장치가 물체 감지를 위해 송신하는 송신신호와, 주변에 다른 레이더 장치나 다른 통신 장치에 의해 송신된 송신신호 간의 간섭을 줄여주는 데 있다. In view of the foregoing, an object of the present invention is to reduce interference between a transmission signal transmitted by the radar device for object detection and a transmission signal transmitted by another radar device or another communication device in the vicinity.

본 발명의 다른 목적은, 실제 물체가 아닌 가상의 물체를 실제 물체인 것처럼 오인하여 감지하는 확률을 줄여주어, 실제 물체를 오인 없이 정확하게 감지하는 데 있다. Another object of the present invention is to reduce the probability of detecting a virtual object that is not an actual object by mistaking it as an actual object, thereby accurately detecting an actual object without a mistake.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 송신신호로서 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호 및 CW(Continuous Wave) 신호를 송신주기마다 번갈아 가면서 송신하되, 상기 FMCW 신호 및 상기 CW 신호 중 적어도 하나의 주파수 대역을 랜덤하게 변경하는 신호 송신부; 주변의 물체에 반사되어 수신되는 수신신호를 수신하는 신호 수신부; 상기 수신신호를 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter)에 통과시켜 간섭신호가 제거된 디지털 신호의 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 및 상기 획득된 데이터를 토대로 타깃 물체를 감지하는 타깃 물체 물체 감지부를 포함하는 레이더 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, in one aspect, the present invention provides a method for transmitting a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal and a continuous wave (CW) A signal transmitter for randomly changing at least one of frequency bands among the frequency bands; A signal receiving unit for receiving a reception signal reflected and received by a surrounding object; A data obtaining unit for obtaining the data of the digital signal from which the interference signal is removed by passing the received signal through an analog-to-digital converter (ADC); And a target object detecting unit for detecting a target object based on the obtained data.

다른 측면에서, 본 발명은, 레이더 장치의 타깃 물체 감지 방법에 있어서, 송신신호로서 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호 및 CW(Continuous Wave) 신호를 송신주기마다 번갈아 가면서 송신하되, 상기 FMCW 신호 및 상기 CW 신호 중 적어도 하나의 주파수 대역을 랜덤하게 변경하는 단계; 주변의 물체에 반사되어 수신되는 수신신호를 수신하는 단계; 상기 수신신호를 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter)에 통과시켜 간섭신호가 제거된 디지털 신호의 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 데이터를 토대로 타깃 물체를 감지하는 단계를 포함하는 타깃 물체 감지 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a target object in a radar device, comprising the steps of: transmitting a FMCW signal and a CW (Continuous Wave) Randomly changing at least one frequency band of the CW signals; The method comprising: receiving a received signal reflected by an object in the vicinity; Passing the received signal through an analog-to-digital converter (ADC) to obtain data of a digital signal from which an interference signal has been removed; And sensing a target object based on the obtained data.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 해당 레이더 장치가 물체 감지를 위해 송신하는 송신신호와, 주변에 다른 레이더 장치나 다른 통신 장치에 의해 송신된 송신신호 간의 간섭을 줄여주는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, there is an effect of reducing interference between a transmission signal transmitted by the radar device for object detection and a transmission signal transmitted by another radar device or another communication device in the vicinity.

본 발명에 의하면, 실제 물체가 아닌 가상의 물체를 실제 물체인 것처럼 오인하여 감지하는 확률을 줄여주어, 실제 물체를 오인 없이 정확하게 감지하는 효과가 있다.
According to the present invention, it is possible to reduce the probability of detecting a virtual object that is not an actual object by mistaking it as an actual object, thereby accurately detecting an actual object without a mistake.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치 내 신호 송신부에 대한 블록도이다.
도 3은 송신 주파수 대역 변경 처리 없이 송신된 송신신호를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 송신 주파수 대역 변경 처리 없이 송신신호를 송신할 때 발생하는 간섭신호와 이에 따른 물체 감지 오류를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 송신 주파수 대역 변경 처리를 통해 송신된 송신신호를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 송신 주파수 대역 변경 처리를 통해 송신신호를 송신할 때 발생하는 간섭신호와 이에 따른 물체 감지 오류 방지를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 확률 모델 기반의 송신 주파수 대역 변경 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물체 감지 방법에 대한 흐름도이다.
도 9는 송신 주파 대역 변경 처리가 없는 경우 고스트 타겟이 제거되지 않는 것을 확인할 수 있는 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 송신 주파 대역 변경 처리가 있는 경우 고스트 타겟이 제거된 것을 확인할 수 있는 실험 결과를 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram of a radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a signal transmitter in a radar device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram exemplarily showing transmission signals transmitted without a transmission frequency band changing process.
4 is a diagram for explaining an interference signal generated when a transmission signal is transmitted without a transmission frequency band changing process and an object detection error according to the interference signal.
5 is a diagram exemplarily showing a transmission signal transmitted through a transmission frequency band changing process.
6 is a view for explaining an interference signal generated when a transmission signal is transmitted through a transmission frequency band changing process and object detection error prevention according to the interference signal.
7 is a diagram for explaining a transmission frequency band changing method based on a probability model.
8 is a flowchart illustrating a method for detecting a target object according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing an experiment result that can be confirmed that the ghost target is not removed when the transmission frequency band changing process is not performed.
FIG. 10 is a graph showing an experiment result to confirm that a ghost target is removed when a transmission frequency band changing process is performed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)에 대한 블록도이다. 1 is a block diagram of a radar apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는, 송신신호로서 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave, 이하 "FMCW"라 함) 신호 및 CW(Continuous Wave, 이하 "CW"라 함) 신호를 정해진 송신주기마다 번갈아 가면서 송신하되, FMCW 신호 및 CW 신호 중 적어도 하나의 송신 주파수 대역을 랜덤하게 변경하는 신호 송신부(110)와, 주변의 물체에 반사되거나 주변에서 송신되어 수신되는 수신신호를 수신하는 신호 수신부(120)와, 수신신호를 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter, 이하 "ADC"라 함)에 통과시켜 간섭신호가 제거된 디지털 신호의 데이터를 획득하는 데이터 획득부(130)와, 획득된 데이터를 토대로 타깃 물체를 감지하는 물체 감지부(140) 등을 포함한다. Referring to FIG. 1, a radar apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal and a continuous wave (CW) signal A signal transmission unit 110 for alternately transmitting at least one of the FMCW signal and the CW signal at a predetermined transmission period, and for changing at least one transmission frequency band of the FMCW signal and the CW signal; A data acquiring unit 120 for acquiring data of a digital signal from which an interference signal has been removed by passing a received signal through an analog-to-digital converter (ADC) An object sensing unit 140 for sensing a target object based on the obtained data, and the like.

전술한 신호 송신부(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 주파수 대역을 랜덤하게 결정하는 제어부(210)와, FMCW 신호 및 CW 신호 중 적어도 하나에 대한 송신 주파수 대역을 기본 송신 주파수 대역에서 제어부(210)에서 랜덤하게 결정된 주파수 대역으로 변경하는 주파수 생성부(220)와, 송신 주파수 대역이 변경된 FMCW 신호 및 CW 신호 중 적어도 하나를 송신하는 송신부(230) 등을 포함한다. 여기서, 주파수 생성부(220)는 PLL(Phase Locked Loop) 회로부를 포함할 수 있다. 2, the signal transmission unit 110 includes a control unit 210 for randomly determining a frequency band, a control unit 210 for controlling a transmission frequency band of at least one of the FMCW signal and the CW signal in a basic transmission frequency band, A frequency generator 220 for changing the frequency band of the frequency band to a frequency band randomly determined by the frequency converter 210, and a transmitter 230 for transmitting at least one of the FMCW signal and the CW signal having a changed transmission frequency band. Here, the frequency generating unit 220 may include a PLL (Phase Locked Loop) circuit unit.

전술한 제어부(210)는, 송신 주파수 대역으로서 기본 송신 주파수 대역이 변경되는 주파수 대역을 랜덤하게 결정함에 있어서, 송신 대역폭의 중심 주파수가 가우시안(Gaussian) 분포를 갖도록 주파수 대역을 결정할 수 있다. 이에 따라, FMCW 신호 및 CW 신호 중 적어도 하나의 송신신호의 송신 주파수 대역이 가우시안 분포를 갖도록 변경될 수 있다. 이와 같이, 송신 대역폭의 중심 주파수가 가우시안 분포를 갖도록 주파수 대역을 결정함으로써, CW 신호의 경우 주파수 1개이기 때문에 가우시안 분포를 갖도록 주파수를 생성할 수 있지만 FMCW 신호에 적용할 경우 중심 주파수 값을 가우시안 분포를 갖게 생성하고 나머지 주파수들은 그 중심 주파수 fc를 중심으로 대역을 설계할 수 있기 때문이다. The control unit 210 may determine the frequency band such that the center frequency of the transmission bandwidth has a Gaussian distribution in randomly determining the frequency band in which the basic transmission frequency band is changed as the transmission frequency band. Accordingly, the transmission frequency band of at least one of the FMCW signal and the CW signal can be changed to have a Gaussian distribution. Thus, by determining the frequency band such that the center frequency of the transmission bandwidth has a Gaussian distribution, the frequency can be generated so as to have a Gaussian distribution because the CW signal has a frequency of 1, but when applied to the FMCW signal, And the remaining frequencies can be designed around the center frequency fc.

즉, 제어부(210)에 의해 랜덤하게 결정되는 중심 주파수는 가우시안 분포를 가질 수 있다. That is, the center frequency randomly determined by the controller 210 may have a Gaussian distribution.

신호 수신부(120)가 수신한 수신신호는, 신호 송신부(110)가 송신한 FMCW 신호가 반사되어 수신된 FMCW 신호와, 레이더 장치(100)의 주변에 있는 다른 레이더 장치에서 송신된 송신신호가 수신된 간섭신호를 포함할 수 있다. The reception signal received by the signal reception unit 120 is received by the FMCW signal reflected by the FMCW signal transmitted from the signal transmission unit 110 and the transmission signal transmitted from another radar device in the vicinity of the radar device 100 Lt; / RTI > interference signal.

신호 수신부(120)가 수신한 수신신호에 포함된 간섭신호는, 레이더 장치(100)의 주변에 있는 다른 레이더 장치에서 송신되어 수신되는 2개의 CW 신호를 포함할 수 있다. The interference signal included in the received signal received by the signal receiving unit 120 may include two CW signals transmitted and received by another radar device in the vicinity of the radar device 100. [

전술한 데이터 획득부(130)는, 전술한 바와 같이, 수신신호를 ADC에 통과시켜 간섭신호가 제거된 디지털 신호의 데이터를 획득할 수 있다. As described above, the data acquisition unit 130 described above can acquire data of a digital signal from which an interference signal is removed by passing a received signal through an ADC.

이러한 데이터 획득부(130)는 수신신호를 ADC에 통과시켜 ADC의 샘플링 주파수의 반에 해당되는 주파수까지 허용함으로써 수신신호에서 간섭신호가 제거된 디지털 신호의 데이터를 획득할 수 있다. The data obtaining unit 130 may obtain the data of the digital signal from which the interference signal has been removed from the received signal by allowing the received signal to pass through the ADC to a frequency corresponding to half of the sampling frequency of the ADC.

즉, 수신신호가 ADC를 통과했을 때 ADC의 샘플링 주파수의 반에 해당되는 주파수까지 허용하고 그 외의 신호는 날라 가서 필터링한 효과가 나타나게 된다. In other words, when the received signal passes through the ADC, it will allow up to half of the sampling frequency of the ADC, and the other signals will be filtered and filtered.

이러한 데이터 획득부(130)는, 샘플링 주파수 fs의 속도로 샘플링하는 ADC 및 디지털 신호기반의 간섭신호 제거부 등을 포함할 수 있다.The data acquiring unit 130 may include an ADC for sampling at a sampling frequency fs and an interference signal removing unit based on a digital signal.

전술한 물체 감지부(140)는, 획득된 데이터를 토대로 타깃 물체를 감지함으로써 목표물(타겟 물체)의 거리, 속도, 각도 정보 등 중 하나 이상을 추출할 수 있다. The object detection unit 140 may detect at least one of distance, velocity, and angle information of a target (target object) by sensing a target object based on the obtained data.

아래에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)가 제거하고자 하는 간섭신호가 발생하는 원리를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하고, 이러한 간섭신호를 제거하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)가 송신신호를 생성하는 방식과 이를 통해 간섭신호를 제거하는 원리를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 도 7을 참조하면, 송신신호의 송신 주파수 대역을 랜덤으로 변경하는 방식을 설명한다. The principle of generating an interference signal to be removed by the radar device 100 according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. 3 and 4. To eliminate such an interference signal, A method of generating a transmission signal by the radar apparatus 100 according to an example and a principle of eliminating an interference signal through the method will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. Referring to FIG. 7, a method of randomly changing the transmission frequency band of a transmission signal will be described.

도 3은 송신 주파수 대역 변경 처리 없이 송신되는 송신신호를 예시적으로 나타낸 도면이다. 3 is a diagram exemplarily showing a transmission signal transmitted without a transmission frequency band changing process.

도 3을 참조하면, 송신 주파수 대역 변경 처리를 하지 않는 레이더 장치의 경우, FMCW 신호와 CW 신호를 송신주기(t0~t1, t1~t2, t2~t3, t3~t4, ...) 마다 번갈아가면서 정해진 송신 주파수 대역(f1~f2)에서 송신한다. 3, in the case of a radar device that does not perform the transmission frequency band changing process, the FMCW signal and the CW signal are alternately transmitted every transmission period (t0 to t1, t1 to t2, t2 to t3, t3 to t4, In the transmission frequency bands f1 to f2.

도 4는 송신 주파수 대역 변경 처리 없이 송신신호를 송신할 때 발생하는 간섭신호와 이에 따른 물체 감지 오류를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining an interference signal generated when a transmission signal is transmitted without a transmission frequency band changing process and an object detection error according to the interference signal.

도 4의 (a)는, 송신 주파수 대역 변경 처리를 하지 않는 레이더 장치가 송신한 FMCW 신호(410), 수신한 FMCW 신호(420), 간섭신호로서 수신한 2개의 CW 신호(430, 440)를 시간 도메인(Time Domain)에서 나타낸 그래프이다. 4A shows the FMCW signal 410, the received FMCW signal 420, and the two CW signals 430 and 440 received as an interference signal by the radar apparatus that does not perform the transmission frequency band changing process And a time domain.

도 4의 (a)를 참조하면, 송신 주파수 대역 변경 처리를 하지 않는 레이더 장치의 경우, 도 3과 같은 형태로 FMCW 신호와 CW 신호를 송신할 때, 자신이 송신한 FMCW 신호(410)가 주변에서 반사되어 FMCW 신호(420)를 수신할 수 있고, 이러한 FMCW 신호(420)의 수신과 함께, 동일한 주변의 다른 레이더 장치들이 송신한 2개의 CW 신호(또는 CW 신호의 반사신호, 430, 440)를 간섭신호로서 수신할 수 있다. Referring to FIG. 4A, when the FMCW signal and the CW signal are transmitted in the form of FIG. 3, the FMCW signal 410 transmitted by the radar apparatus does not transmit the FMCW signal 410 (Or reflection signals 430 and 440 of the CW signal) transmitted by other radar devices in the same vicinity together with the reception of the FMCW signal 420, As an interference signal.

이때, 송신한 FMCW 신호(410), 수신된 FMCW 신호(420), 2개의 CW 신호(또는 CW 신호의 반사신호, 430, 440)는 특정 시간대에서 겹치는 현상이 발생할 수 있다. At this time, the transmitted FMCW signal 410, the received FMCW signal 420, and the two CW signals (or the reflected signals 430 and 440 of the CW signal) may overlap at a specific time.

도 4의 (a)에서, fb는 송신한 FMCW 신호(410)와 수신한 FMCW 신호(420) 간의 주파수 차이로서 비트 주파수(Beat Frequency)를 의미한다. 그리고, fe는 콤포넌트 에러 주파수(Component Error Frequency)인데, 이러한 콤포넌트 에러 주파수와 관련하여, 간섭신호인 2개의 CW 신호(430, 440)가 본래 같아서 fe와 같은 주파수가 생성되지 않아야 하는데, CW 신호(430, 440)를 송신하는 두 레이더 시스템의 주파수 생성부의 콤포넌트 오차가 있는 경우, fe와 같은 주파수 차이를 발생시킬 수 있으며, 이렇게 발생하는 주파수 차이가 콤포넌트 에러 주파수 fe이다. In FIG. 4 (a), fb is a frequency difference between the transmitted FMCW signal 410 and the received FMCW signal 420, which means a beat frequency. In relation to this component error frequency, the two CW signals 430 and 440, which are the interference signals, are inherently the same, so that a frequency equal to fe should not be generated. The CW signal ( If there is a component error of the frequency generator of the two radar systems that transmit the radar signals 430, 440, the frequency difference such as fe can be generated, and the resulting frequency difference is the component error frequency fe.

송신한 FMCW 신호(410), 수신한 FMCW 신호(420), 간섭신호로서 수신한 2개의 CW 신호(430, 440)를 신호 식으로 표현해보면 아래의 수학식 1과 같다. 그리고, 수학식 1을 주파수 도메인으로 변환해보면, 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. The transmitted FMCW signal 410, the received FMCW signal 420, and two CW signals 430 and 440 received as an interference signal can be represented by the following Equation 1. If Equation (1) is converted into the frequency domain, it can be expressed as Equation (2) below.

Figure 112013041702169-pat00001
Figure 112013041702169-pat00001

Figure 112013041702169-pat00002
Figure 112013041702169-pat00002

수학식 1에서, s(t)는 송신한 FMCW 신호(410)이고, r(t)는 수신한 FMCW 신호(420)이며, i1(t), i2(t)는 간섭신호로서의 CW 신호(430, 440)이다. mt(t)는 타겟 비트 신호(Target Beat Signal)이고, mi1(t), mi2(t)는 간섭 비트 신호(Interference Beat Signal)이고, mi1(t)+ mi2(t)는 fe(콤포넌트 에러 주파수)를 포함한다. In Equation 1, s (t) is sent a FMCW signal 410 and, r (t) is received FMCW signal 420 and, i 1 (t), i 2 (t) is a CW signal as an interference signal (430, 440). (t) is the target bit signal, m i1 (t), m i2 (t) is the interference beat signal and m i1 (t) + m i2 (Component error frequency).

수학식 1에서 mi1(t) + mi2(t) 는 fe 라는 주파수를 발생시키는데, 이 주파수 fe가 샘플링 주파수 fs의 1/2보다 작으면, 피크 형태의 고스트 타겟(실제로 존재하지 않는 물체이면서, 존재하는 것처럼 감지되는 가짜 물체임)이 감지되게 된다. In this equation, m i1 (t) + m i2 (t) generates a frequency fe. If this frequency fe is smaller than 1/2 of the sampling frequency fs, a peak ghost target (actually, , A fake object that is detected as if it exists).

이와 같이, fe가 fs/2 보다 작으면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, fb와 fe가 모두 시스템 허용 주파수 범위 이내에 들어오게 되어, 간섭신호 성분에 해당하는 fe를 제거할 수 없게 된다. As described above, if fe is smaller than fs / 2, both fb and fe are within the system allowable frequency range as shown in Fig. 4 (b), so fe corresponding to the interference signal component can not be removed do.

이와 같이, fe가 fs/2 보다 작아져 고스트 타겟이 발생하는 현상은, 물체 감지 오류를 발생시키게 된다. 그리고, fe가 fs/2 보다 작아져 고스트 타겟이 발생하는 현상은 주파수 생성부(220) 내 부품 오차(예: PLL 부품 오차 등)로 인해, 주파수 생성부(220)가 원하는 주파수를 정확하게 발생시키지 못하여 발생할 수 있다. As described above, a phenomenon in which fe becomes smaller than fs / 2 and a ghost target occurs causes an object detection error. The phenomenon in which fe is smaller than fs / 2 and a ghost target is generated is caused by the frequency error of the frequency generator 220 due to a component error (e.g., PLL component error) in the frequency generator 220 Can occur.

이러한 고스트 타겟 발생 현상을 제거해주기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치는, FMCW 신호 및 CW 신호를 송신주기마다 번갈아 가면서 송신하되, FMCW 신호 및 CW 신호 중 적어도 하나의 송신 주파수 대역을 랜덤하게 변경해가면서 송신함으로써, 수신되는 FMCW 신호와 수신되는 2개의 CW 신호가 겹치는 확률을 줄여주고, 혹 겹치더라도, fe가 fs/2보다 커지도록 하여 fe 성분이 제거될 수 있도록 해준다. In order to eliminate the ghost target generation phenomenon, the radar apparatus according to an embodiment of the present invention transmits the FMCW signal and the CW signal alternately at every transmission cycle, and at least one transmission frequency band of the FMCW signal and the CW signal is randomly , Thereby reducing the probability that the received FMCW signal and the two received CW signals overlap each other, and even if overlapping, fe is made larger than fs / 2 so that the fe component can be removed.

이러한 송신신호의 송신 주파수 대역 변경 처리와, 이를 통한 고스트 타겟 제거 방법에 대하여 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. The transmission frequency band changing process of the transmission signal and the ghost target removal method therefor will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig.

도 5는 송신 주파수 대역 변경 처리를 통해 송신된 송신신호를 예시적으로 나타낸 도면이다. 5 is a diagram exemplarily showing a transmission signal transmitted through a transmission frequency band changing process.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)가 송신 주파수 대역을 랜덤으로 변경처리 하여 송신되는 송신신호를 나타낸 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a transmission signal transmitted by a radar apparatus 100 according to an embodiment of the present invention by randomly changing a transmission frequency band.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는, FMCW 신호와 CW 신호 중에서, FMCW 신호에 대해서만 송신 주파수 대역을 변경할 수도 있고, CW 신호에 대해서만 송신 주파수 대역을 변경할 수도 있으며, FMCW 신호와 CW 신호 모두에 대하여 송신 주파수 대역을 변경할 수도 있다. The radar device 100 according to the embodiment of the present invention may change the transmission frequency band only for the FMCW signal and the transmission frequency band only for the CW signal among the FMCW signal and the CW signal, The transmission frequency band may be changed for all of the signals.

도 5는, FMCW 신호와 CW 신호 중에서, FMCW 신호에 대해서는 고정된 송신 주파수 대역(f1~f2)에서 송신하고, CW 신호에 대해서만 송신 주파수 대역을 랜덤으로 변경하여 송신하는 것을 나타낸 도면이다. Fig. 5 is a diagram showing transmission of the FMCW signal and the CW signal in the fixed transmission frequency band (f1 to f2) and randomly changing the transmission frequency band only for the CW signal among the FMCW signal and the CW signal.

도 6은 송신 주파수 대역 변경을 통해 송신신호를 송신할 때 발생하는 간섭신호와 이에 따른 물체 감지 오류 방지를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for explaining an interference signal generated when a transmission signal is transmitted through a transmission frequency band change and object detection error prevention according to the interference signal.

도 6의 (a)는, 송신 주파수 대역 변경 처리를 하지 않는 레이더 장치가 송신한 FMCW 신호(610), 수신한 FMCW 신호(6420), 간섭신호로서 수신한 2개의 CW 신호(630, 640)를 시간 도메인(Time Domain)에서 나타낸 그래프이다. 6A shows the FMCW signal 610, the received FMCW signal 6420, and the two CW signals 630 and 640 received as interference signals by the radar apparatus that does not perform the transmission frequency band changing process And a time domain.

도 6의 (a)를 참조하면, 송신 주파수 대역 변경 처리를 하지 않는 레이더 장치의 경우, 도 5와 같은 형태로 FMCW 신호와 CW 신호를 송신할 때, 자신이 송신한 FMCW 신호(610)가 주변에서 반사되어 FMCW 신호(620)를 수신할 수 있고, 이러한 FMCW 신호(620)의 수신과 함께, 동일한 주변의 다른 레이더 장치들(레이더 장치(100)과 동일함)이 송신 주파수 대역을 가변하여 송신한 2개의 CW 신호(또는 CW 신호의 반사신호, 630, 640)를 간섭신호로서 수신할 수 있다. 6, when a FMCW signal and a CW signal are transmitted in the form as shown in FIG. 5, the FMCW signal 610 transmitted by the radar device does not transmit It is possible to receive the FMCW signal 620 and to receive the FMCW signal 620. In addition, other radar devices in the same vicinity (same as the radar device 100) One or two CW signals (or reflection signals of CW signals, 630 and 640) can be received as an interference signal.

이때, 송신한 FMCW 신호(610), 수신된 FMCW 신호(620), 및 2개의 CW 신호(또는 CW 신호의 반사신호, 630, 640)는 특정 시간대에서 겹치는 현상이 발생할 수 있다. At this time, the transmitted FMCW signal 610, the received FMCW signal 620, and the two CW signals (or the reflected signals 630 and 640 of the CW signal) may overlap each other at a specific time.

도 6의 (a)에서, fb는 송신한 FMCW 신호(610)와 수신한 FMCW 신호(620) 간의 주파수 차이로서 비트 주파수(Beat Frequency)를 의미한다. fe는 콤포넌트 에러 주파수(Component Error Frequency)이다. 도 6에서 콤포넌트 에러 주파수 fe는, 도 4에서의 콤포넌트 에러 주파수 fe와는 다르게, 도 4에서 설명한 바와 같은 콤포넌트 오차로 인한 주파수 차이뿐만 아니라 주파수 대역의 랜덤 변경에 따른 주파수 차이도 포함하고 있다. In FIG. 6A, fb is a frequency difference between the transmitted FMCW signal 610 and the received FMCW signal 620, which means a beat frequency. and fe is a component error frequency. In FIG. 6, the component error frequency fe includes not only the frequency difference due to the component error as described in FIG. 4 but also the frequency difference due to the random change of the frequency band, unlike the component error frequency fe in FIG.

도 5에서와 같이, 다른 레이더 장치들도 CW 신호(630, 640)의 송신 주파수 대역을 랜덤하게 변경하여 송신함으로써, 레이더 장치(100)가 수신하는 CW 신호(630, 640)와 수신한 FMCW 신호(620)가 겹치지 않을 수 있다. 혹 겹치더라도, 도 6의 (a)와 같이, fe가 fs/2보다 커지게 된다. 5, other radar devices transmit the CW signals 630 and 640 received by the radar device 100 and the received FMCW signals 630 and 640 by randomly changing and transmitting the transmission frequency band of the CW signals 630 and 640, (620) may not overlap. Even if overlapping occurs, fe becomes larger than fs / 2 as shown in Fig. 6 (a).

이에 따라, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, fb만 시스템 허용 주파수 범위 이내에 들어오고 fe는 시스템 허용 주파수 범위에서 벗어나게 되어, 고스트 타겟 발생 현상을 없어지게 되는 것이다. Accordingly, as shown in FIG. 6 (b), only fb is within the system allowable frequency range, fe is out of the system allowable frequency range, and the ghost target generation phenomenon is eliminated.

주파수 대역의 랜덤 변경 처리가 없는 도 4와 주파수 대역의 랜덤 변경 처리가 있는 도 6을 비교해보면, 주파수 대역의 랜덤 변경 처리(주파수 호핑 기법)를 통해 고스트 타겟을 제거할 수 있다. 이는 주파수 대역의 랜덤 변경 처리가 없는 실험 결과를 나타낸 도 9와 주파수 대역의 랜덤 변경 처리가 있는 실험 결과를 나타낸 도 10을 통해서도 고스트 타겟 제거 효과를 확인해볼 수 있다. 4, in which there is no random change processing of the frequency band, and FIG. 6, which is a random change processing of the frequency band, the ghost target can be removed through the random frequency change processing (frequency hopping method). This can be confirmed by the ghost target removal effect shown in FIG. 9, which shows experimental results without the random change processing of the frequency band, and FIG. 10, which shows experimental results with the random change processing of the frequency band.

즉, 도 9를 참조하면, 송신 주파수 대역 변경 처리가 없는 경우 고스트 타겟이 제거되지 않지만, 도 10을 참조하면, 송신 주파수 대역 변경 처리가 있는 경우 고스트 타겟이 제거된다는 것을 실험 결과를 통해 확인할 수 있다. In other words, referring to FIG. 9, the ghost target is not removed in the absence of the transmission frequency band changing process, but with reference to FIG. 10, it can be confirmed from the experimental result that the ghost target is removed in the case of the transmission frequency band changing process .

도 7은 확률 모델 기반의 송신 주파수 대역 변경 방식을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining a transmission frequency band changing method based on a probability model.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는 송신신호의 송신 주파수 대역을 랜덤으로 변경할 때, 변경되는 송신 주파수 대역이 가우시안(Gaussian) 분포를 가지도록 송신 주파수 대역 변경 처리를 수행할 수 있다. Referring to FIG. 7, the radar apparatus 100 according to an embodiment of the present invention changes transmission frequency bands so that the changed transmission frequency band has a Gaussian distribution when the transmission frequency band of the transmission signal is changed randomly. Processing can be performed.

도 7을 참조하면, 송신신호(FMCW 신호, CW 신호)의 주파수 값을 가우시안 분포로 생성함으로써, 신호의 주파수 값이 최대한 겹치지 않게 생성할 수 있다. Referring to FIG. 7, the frequency values of the transmission signals (FMCW signal and CW signal) are generated in the Gaussian distribution, so that the frequency values of the signals can be generated so as not to overlap with each other as much as possible.

예를 들어, CW 주파수 생성 시, 주파수 대역폭이 76GHz ~ 77GHz 이면, 200KHz간격으로, 서로 주파수가 겹치지 않는 가우시안 분포를 따르는 총 5000개의 분포를 생성할 수 있다. For example, when generating a CW frequency, if the frequency bandwidth is 76 GHz to 77 GHz, a total of 5000 distributions can be generated at intervals of 200 KHz, which follow a Gaussian distribution in which frequencies do not overlap with each other.

표준편차값은 확률 이론에 따라 3*std(표준편차)인 경우 분포의 99%를 커버할 수 있으나 마진을 둬 8*std로 설정하여 두 분포가 겹치지 않게 한다. (표준편차 값 : 200K / 8 = 25K)Standard deviation values can cover 99% of the distribution with 3 * std (standard deviation) according to the probability theory, but leave margins set to 8 * std so that the two distributions do not overlap. (Standard deviation value: 200K / 8 = 25K)

200KHz 간격으로 주파수를 생성하는 이유는, 레이더 장치(100)가 최대 200m 거리, -180~180kph 속도를 커버할 때 나타나는 최대 주파수는 약 160KHz로 마진을 둬 200KHz로 생성하였고, 가우시안은 평균 근처에 가장 많이 값이 분포되어 있으며, 이 의미는 평균 근처의 주파수 값을 가장 많이 생성시키기 때문에 두 CW 신호가 예를 들어 평균 근처의 주파수로 방사되었을 경우 200KHz 차이로 아웃 오보 밴드(out of band) 주파수이기 때문에 두 간섭신호인 CW 신호가 겹쳐서 수신되더라도 고스트 타겟이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 두 간섭신호인 CW 신호가 부품 오차에 의해 발생하는 것도 마찬가지로 시스템이 허용하는 주파수를 벗어나게 되어 고스트 타겟이 생성되는 것을 방지할 수 있다.The reason for generating the frequency at intervals of 200 KHz is that when the radar device 100 covers a speed of -180 to 180 kph for a distance of up to 200 m, the maximum frequency generated at 200 kHz is margined at about 160 KHz, and Gaussian This means that most CW signals are out-of-band frequencies of 200 KHz difference, for example, when they are emitted near the average because they generate the largest frequency value near the average It is possible to prevent the ghost target from being generated even when the CW signals, which are two interference signals, are received overlappingly. Also, it is also possible to prevent the generation of the ghost target by causing the CW signal, which is the two interference signals, to be generated by the component error, to exceed the frequency allowed by the system.

이런 식으로 CW 신호의 주파수 가우시안 분포를 기반으로 활용하면 5000개의 레이더 장치(100)에 대해 겹칠 확률은 거의 0가 된다. In this way, when the frequency Gaussian distribution of the CW signal is utilized, the probability of overlap for 5000 radar devices 100 becomes almost zero.

만약, 레이더 장치(100)가 10000개라고 할 때 비슷한 평균과 분산을 활용하는 2개의 제품이 도로에서 만나 두 개가 간섭신호로 나타나고 둘 다 동 시각에 CW 신호를 방사하여 고스트 타겟을 발생시킬 확률은 거의 없다. If there are 10,000 radar apparatus 100, two products using similar average and dispersion appear on the road, two of them appear as interference signals, and the probability of generating a ghost target by emitting CW signals at the same time is Few.

이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)가 제공하는 타겟 물체 감지 방법에 대하여 도 8을 참조하여 다시 설명한다.Hereinafter, a method for detecting a target object provided by the radar apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물체 감지 방법에 대한 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a method for detecting a target object according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)의 타겟 물체 감지 방법은, 송신신호로서 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호 및 CW(Continuous Wave) 신호를 송신주기마다 번갈아 가면서 송신하되, FMCW 신호 및 상기 CW 신호 중 적어도 하나의 주파수 대역을 랜덤하게 변경하는 단계(S810)와, 주변의 물체에 반사되거나 주변에서 송신되어 수신되는 수신신호를 수신하는 단계(S820)와, 수신신호를 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter)에 통과시켜 간섭신호가 제거된 디지털 신호의 데이터를 획득하는 단계(S830)와, 획득된 데이터를 토대로 타깃 물체를 감지하는 단계(S840) 등을 포함한다. Referring to FIG. 8, a method for detecting a target object of a radar device 100 according to an embodiment of the present invention includes a step of transmitting a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal and a continuous wave (CW) (S810) randomly changing a frequency band of at least one of the FMCW signal and the CW signal, receiving a reception signal reflected or surrounding by an object in the vicinity (S820), receiving A step S830 of acquiring data of a digital signal from which an interference signal is removed by passing a signal through an analog-digital converter (ADC), a step S840 of sensing a target object based on the obtained data, and the like .

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 해당 레이더 장치(100)가 물체 감지를 위해 송신하는 송신신호와, 주변에 다른 레이더 장치나 다른 통신 장치에 의해 송신된 송신신호 간의 간섭을 줄여주는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, there is an effect of reducing interference between a transmission signal transmitted by the radar device 100 for object detection and a transmission signal transmitted by another radar device or another communication device in the vicinity .

본 발명에 의하면, 실제 물체가 아닌 가상의 물체를 실제 물체인 것처럼 오인하여 고스트 타겟으로 감지하는 확률을 줄여주어, 실제 물체를 오인 없이 정확하게 감지하는 효과가 있다.
According to the present invention, there is an effect that the probability of detecting a virtual object, which is not an actual object, as a ghost target by mistaking it as an actual object is reduced, and the actual object is accurately detected without any mistake.

Claims (6)

송신신호로서 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호 및 CW(Continuous Wave) 신호를 송신주기마다 번갈아 가면서 송신하되, 상기 CW 신호의 송신 주파수 대역을 랜덤하게 변경하는 신호 송신부;
주변의 물체에 반사되거나 주변에서 송신되어 수신되는 수신신호를 수신하는 신호 수신부;
상기 수신신호를 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter)에 통과시켜 간섭신호가 제거된 디지털 신호의 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 및
상기 획득된 데이터를 토대로 타깃 물체를 감지하는 물체 감지부를 포함하되,
상기 간섭신호는,
주변에 있는 다른 레이더 장치에서 송신되어 수신되는 2개 이상의 CW 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.A signal transmitter for transmitting a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal and a continuous wave (CW) signal alternately at every transmission period, and randomly changing a transmission frequency band of the CW signal;
A signal receiving unit for receiving a reception signal reflected from an object in the vicinity or transmitted and received in the vicinity;
A data obtaining unit for obtaining the data of the digital signal from which the interference signal is removed by passing the received signal through an analog-to-digital converter (ADC); And
And an object sensing unit for sensing a target object based on the obtained data,
The interfering signal may comprise:
And at least two CW signals transmitted and received by another radar device in the vicinity. 제1항에 있어서,
상기 수신신호는,
상기 신호 송신부가 송신한 FMCW 신호가 반사되어 수신된 FMCW 신호와, 주변에 있는 다른 레이더 장치에서 송신된 송신신호가 수신된 상기 간섭신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.The method according to claim 1,
The reception signal may include:
Wherein the FMCW signal reflected by the FMCW signal transmitted by the signal transmitting unit and the received FMCW signal and the interference signal received by the surrounding radar apparatus are received. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 데이터 획득부는,
상기 수신신호를 아날로그 디지털 변환기에 통과시켜 상기 아날로그 디지털 변환기의 샘플링 주파수의 반에 해당되는 주파수까지 허용함으로써 상기 수신신호에 간섭신호가 제거된 디지털 신호의 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치. The method according to claim 1,
Wherein the data obtaining unit comprises:
Wherein the control unit obtains data of the digital signal from which the interference signal is removed from the received signal by allowing the received signal to pass through the analog-to-digital converter and allowing frequencies up to half of the sampling frequency of the analog-to-digital converter. 제1항에 있어서,
상기 신호 송신부는,
주파수 대역을 랜덤하게 결정하는 제어부;
상기 CW 신호의 송신 주파수 대역을 기본 송신 주파수 대역에서 상기 랜덤하게 결정된 주파수 대역으로 변경하는 주파수 생성부; 및
송신 주파수 대역이 변경된 상기 CW 신호를 송신하는 송신부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.The method according to claim 1,
Wherein the signal transmitter comprises:
A control unit for randomly determining a frequency band;
A frequency generator for changing the transmission frequency band of the CW signal from the basic transmission frequency band to the randomly determined frequency band; And
A transmission unit for transmitting the CW signal whose transmission frequency band has been changed
The radar device comprising: 레이더 장치의 타깃 물체 감지 방법에 있어서,
송신신호로서 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호 및 CW(Continuous Wave) 신호를 송신주기마다 번갈아 가면서 송신하되, 상기 CW 신호의 주파수 대역을 랜덤하게 변경하는 단계;
주변의 물체에 반사되거나 주변에서 송신되어 수신되는 수신신호를 수신하는 단계;
상기 수신신호를 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter)에 통과시켜 간섭신호가 제거된 디지털 신호의 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 데이터를 토대로 타깃 물체를 감지하는 단계를 포함하되
상기 간섭신호는,
주변에 있는 다른 레이더 장치에서 송신되어 수신되는 2개 이상의 CW 신호를 포함하는 타깃 물체 감지 방법.A method of detecting a target object in a radar device,
Transmitting a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal and a continuous wave (CW) signal alternately at every transmission period as a transmission signal, and randomly changing a frequency band of the CW signal;
The method comprising: receiving a received signal that is reflected on an object in the vicinity or transmitted in the vicinity;
Passing the received signal through an analog-to-digital converter (ADC) to obtain data of a digital signal from which an interference signal has been removed; And
Sensing a target object based on the acquired data,
The interfering signal may comprise:
And at least two CW signals transmitted and received by other radar devices in the vicinity.
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JP2000292530A (en) 1999-04-09 2000-10-20 Hino Motors Ltd Radar
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