KR101828332B1 - 차량용 레이더 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 레이더에 있어서, 특히 레이더의 성능 및 문제점을 사전에 파악하도록 해주는 차량용 레이더 시뮬레이터에 관한 것으로, 시나리오별 시뮬레이션 메뉴를 제공하는 시뮬레이션 조건 선택부, 상기 시뮬레이션 조건 선택부의 선택 동작에 따른 시나리오에 기반하여 안테나 엘리먼트의 위치 및 안테나 파라미터를 포함하는 안테나 정보와 송신파 종류를 포함하는 신호파형 정보를 설정하여 동작하는 레이더 제어부, 상기 시뮬레이션 조건 선택부를 통한 선택 동작에 따라 설정된 차량의 환경 파라미터와 상기 레이더 제어부의 설정에 따른 상기 안테나 정보로부터 상기 안테나 엘리먼트의 간격 및 각도를 계산하고, 상기 계산된 안테나 엘리먼트의 간격 및 각도 정보와 상기 레이더 제어부의 설정에 따른 상기 신호파형 정보로부터 해당 송신파의 디지털 변환 샘플 값을 생성하는 레이더 시뮬레이션부, 그리고 상기 시뮬레이션 조건 선택부를 통한 선택 동작에 따라 빔 형성 알고리즘과 각도 계산 알고리즘과 거리-속도 계산 알고리즘을 설정하고, 상기 레이더 시뮬레이션부에서 출력되는 값들을 상기 설정된 알고리즘들에 사용하여 미리 설정된 표적에 대한 탐색 결과를 출력하는 신호처리부를 포함하여 구성되는 것이 특징인 발명이다.

Description

차량용 레이더 시뮬레이터{Simulator for Vehicle RADAR}

본 발명은 차량용 레이더에 관한 것으로, 특히 레이더의 성능 및 문제점을 사전에 파악하도록 해주는 차량용 레이더 시뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로 레이더(RADAR: Radio Detection And Ranging)는 근거리는 물론 원거리에 있는 물체의 존재를 탐지하는 센서이다.

레이더의 형태는 다양하며, 전파 형태에 따라 크게 연속파 레이더(Continuous Wave Radar)와 펄스파 레이더(Pulse Wave Radar)로 구분된다.

연속파 레이더로는 도플러 레이더(Doppler Radar)와 FMCW 레이더가 있으며, 펄스파 레이더로는 펄스 도플러 레이더(Pulse Doppler Radar)와 펄스 압축 레이더(Pulse Compression Radar)가 있다.

최근에는 밀리미터파 대역이나 서브 밀리미터파 대역을 이용하여 수십 미터 이내의 물체를 탐지하는 고해상도 레이더에 대한 수요가 증대되면서 이에 대한 연구가 계속되고 있다. 근거리 물체 간의 거리를 판별하거나 분해할 수 있는 고해상도 레이더는 산업용, 군수용으로 다양하게 활용되고 있으며 실생활에서는 차량용으로도 사용되고 있다.

차량용 레이더는 지능형 교통시스템을 구현하기 위한 필수 기술로서 움직이거나 정지해있는 다른 차량이나 물체의 움직임을 감지함으로써, 열악한 기상 조건 또는 운전자의 부주의로 인해 발생 가능한 사고를 미연에 방지할 목적으로 개발되었다.

이러한 차량용 레이더를 개발하는 과정에서는 장비에 대한 성능 파악 및 유효성의 검증을 위하여 다양한 실험의 반복실행이 요구된다. 이때, 실제로 실험용 장비를 생산하여 성능에 대한 평가가 수행되는 것이 일반적인데, 이럴 경우에는 많은 시간과 비용이 소요된다.

이에 따라 해당 기술분야에서는 안테나 구조, 송신파, 빔 형성(beaming forming) 등의 다양한 조건에 따라 레이더의 성능을 시뮬레이션할 수 있는 환경 운용 및 시뮬레이션 장비에 대한 기술개발이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 레이더의 안테나 구조, 송신파, 빔 형성(beaming forming) 등의 다양한 조건에 따라 레이더의 성능을 시뮬레이션하여 레이더의 성능 및 문제점을 사전에 파악하도록 해주는 차량용 레이더 시뮬레이터를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 레이더 시뮬레이터의 특징은, 시나리오별 시뮬레이션 메뉴를 제공하는 시뮬레이션 조건 선택부, 상기 시뮬레이션 조건 선택부의 선택 동작에 따른 시나리오에 기반하여 안테나 엘리먼트의 위치 및 안테나 파라미터를 포함하는 안테나 정보와 송신파 종류를 포함하는 신호파형 정보를 설정하여 동작하는 레이더 제어부, 상기 시뮬레이션 조건 선택부를 통한 선택 동작에 따라 설정된 차량의 환경 파라미터와 상기 레이더 제어부의 설정에 따른 상기 안테나 정보로부터 상기 안테나 엘리먼트의 간격 및 각도를 계산하고, 상기 계산된 안테나 엘리먼트의 간격 및 각도 정보와 상기 레이더 제어부의 설정에 따른 상기 신호파형 정보로부터 해당 송신파의 디지털 변환 샘플 값을 생성하는 레이더 시뮬레이션부, 그리고 상기 시뮬레이션 조건 선택부를 통한 선택 동작에 따라 빔 형성 알고리즘과 각도 계산 알고리즘과 거리-속도 계산 알고리즘을 설정하고, 상기 레이더 시뮬레이션부에서 출력되는 값들을 상기 설정된 알고리즘들에 사용하여 미리 설정된 표적에 대한 탐색 결과를 출력하는 신호처리부를 포함하여 구성되는 것이다.

바람직하게, 상기 시뮬레이션 조건 선택부를 통한 상기 레이더 제어부의 설정 값에 대한 선택 결과, 상기 레이더 시뮬레이션부에서 계산되고 생성된 결과 값, 상기 신호처리부에 설정된 알고리즘들의 결과 값을 출력하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있으며, 상기 디스플레이부는 상기 표적에 대한 조건 정보를 상기 신호처리부에서 출력되는 탐색 결과와 비교하여, 그에 따른 일치성 결과를 더 출력할 수 있다.

바람직하게, 상기 레이더 제어부에서 설정되는 상기 안테나 정보에서 상기 안테나 엘리먼트의 위치는 상기 안테나 엘리먼트의 배열 간격과 상기 안테나 엘리먼트의 각도에 대한 정보를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 레이더 시뮬레이션부에서 설정되는 상기 차량의 환경 파라미터는 차량의 속도 정보를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 특정 표적에 대한 조건을 미리 설정하고 또한 안테나 조건과 신호파형 조건과 신호처리 조건 등을 원하는 시나리오에 따라 설정하여, 그에 따른 시뮬레이션 결과를 표적의 조건 정보와 비교한다. 그리고 그 비교 결과에 따라 표적에 대한 조건 정보와 시뮬레이션된 표적에 대한 탐색 결과의 일치성 여부를 제공함으로서, 레이더의 성능 및 문제점을 사전에 파악하도록 해주는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 레이더 시뮬레이터의 구성을 나타낸 다이어그램.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 레이더 시뮬레이터의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 레이더 시뮬레이터의 구성을 나타낸 다이어그램이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 시뮬레이터는 시뮬레이션 조건 선택부(10), 레이더 제어부(20), 레이더 시뮬레이션부(30), 신호처리부(40), 그리고 디스플레이부(50)로 구성된다.

시뮬레이션 조건 선택부(10)는 사용자에게 선택 동작을 지원하는 사용자 인터페이스로써, 시나리오별 시뮬레이션 메뉴를 제공한다. 여기서, 메뉴를 구성하는 항목에는 표적에 대한 조건, 표적을 탐색하는 차량에 대한 조건, 표적 탐색을 위한 안테나의 구조적 논리적 조건, 표적 탐색을 위한 신호파형 조건, 또한 표적 탐색을 위한 신호처리 조건을 포함한다.

레이더 제어부(20)는 시뮬레이션 조건 선택부(10)의 선택 동작에 따른 하나의 시나리오에 기반하여 레이더에 구비되는 안테나 엘리먼트의 위치 및 안테나 파라미터를 포함하는 안테나 정보를 설정하여 동작한다.

안테나는 다수 안테나 엘리먼트로 구성되는 배열 안테나이며, 레이더 제어부(20)에서 설정되는 안테나 정보에서 안테나 엘리먼트의 위치로는 안테나 엘리먼트의 배열 간격과 안테나 엘리먼트의 각도에 대한 정보를 포함한다. 또한 안테나 파라미터는 사용되는 레이더 방정식 파라미터인 것이 바람직하다.

또한 레이더 제어부(20)는 송신파 종류를 포함하는 신호파형 정보를 설정하여 동작한다.

레이더 시뮬레이션부(30)는 시뮬레이션 조건 선택부(10)를 통한 선택 동작에 따른 차량의 환경 파라미터를 설정하여 동작하며, 시뮬레이션 조건 선택부(10)를 통한 선택 동작에 따라 설정된 차량의 환경 파라미터와 레이더 제어부(20)의 설정에 따른 안테나 정보로부터 안테나 엘리먼트의 간격 및 각도를 계산한다. 여기서 계산된 데이터는 이후에 각 채널에 대한 샘플 값을 생성하는데 사용된다.

상세하게, 레이더 시뮬레이션부(30)에서 설정되는 차량의 환경 파라미터는 차량의 속도 정보 등 여러 환경 조건을 포함하는 것이 바람직하며, 레이더 신호 환경 모델이나 안테나 특성 모델이나 안테나를 통한 송수신 특성 모델에 대한 파라미터를 포함할 수 있다.

또한, 레이더 시뮬레이션부(30)는 레이더 제어부(20)의 설정에 따른 신호파형 정보와 이전에 계산된 안테나 엘리먼트의 간격 및 각도 정보로부터 해당 송신파의 디지털 변환 샘플 값을 생성한다. 여기서, 레이더 시뮬레이션부(30)는 송수신 채널 모두에 대해 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 각 채널에 대한 샘플 값을 생성한다.

신호처리부(40)는 시뮬레이션 조건 선택부(10)를 통한 선택 동작에 따라 빔 형성 알고리즘과 각도 계산 알고리즘과 거리-속도 계산 알고리즘을 설정하여 동작한다.

또한, 신호처리부(40)는 레이더 시뮬레이션부(30)에서 출력되는 값들 즉, 안테나 엘리먼트의 간격 및 각도를 계산한 값과 생성된 디지털 변환 샘플 값을 상기 설정된 빔 형성 알고리즘과 각도 계산 알고리즘과 거리-속도 계산 알고리즘에 사용하여 상기에서 설정된 시나리오에 따른 표적에 대한 탐색 결과를 출력한다.

본 발명에서는 빔 형성 알고리즘을 위한 DBF 회로, 각도 계산 알고리즘을 위한 CFAR 회로, 그리고 거리-속도 계산 알고리즘을 위한 거리-속도(Range-Velocity) 계산 회로를 구비할 수 있다. 여기서, 각 회로들은 논리적 회로 구성인 것이 바람직하다.

신호처리부(40)에서 빔 형성 알고리즘에는 레이더 시뮬레이션부에서 출력되는 심플 값이 입력되어, 그에 따른 알고리즘 결과에 해당하는 빔 데이터를 출력한다.

또한 신호처리부(40)에서 각도 계산 알고리즘에는 빔 형성 알고리즘의 결과 데이터가 입력되어, 그에 따른 알고리즘 결과 데이터를 누적한다.

또한 신호처리부(40)에서 거리-속도 계산 알고리즘에는 각도 계산 알고리즘에 의해 누적된 결과 데이터를 사용하여 최종 탐색 결과를 출력한다.

한편, 본 발명에서 신호처리부(40)는 시뮬레이션 조건 선택부(10)를 통한 선택 동작에 따라 설정되는 알고리즘들 이외에 표적에 대한 탐색 결과를 산출하는 데 요구되는 보상(Calibration)이나 고속퓨리에변환(FFT) 등의 구성을 도 1에 도시한 바와 같이 포함하는 것이 바람직하다.

디스플레이부(50)는 시뮬레이션 조건 선택부(10)를 통해 선택된 결과나 레이더 시뮬레이션부(30)나 신호처리부(40)에서 계산된 또는 생성된 결과 값을 출력한다.

상세하게, 디스플레이부(50)는 시뮬레이션 조건 선택부(10)를 통한 레이더 제어부(20)의 설정 값에 대한 선택 결과, 레이더 시뮬레이션부(30)에서 계산되고 생성된 결과 값, 그리고 신호처리부(40)에 설정된 빔 형성 알고리즘과 각도 계산 알고리즘과 거리-속도 계산 알고리즘의 각 결과 값을 출력한다.

또한, 디스플레이부(50)는 상기에서 설정된 시나리오에 따른 표적에 대한 조건 정보를 신호처리부(40)에서 출력되는 탐색 결과와 비교한 결과에 따른 일치성 결과를 더 출력할 수 있다.

일 예로써, 본 발명에서는 특정 시나라에 따른 표적과의 거리 및 속도, 표적의 개수 등을 하나의 조건 정보로써 미리 설정하고, 시뮬레이션 결과를 그 설정된 조건 정보와 비교함으로써, 일치성 여부를 판별할 수 있다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.

그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 시뮬레이션 조건 선택부 20: 레이더 제어부
30: 레이더 시뮬레이션부 40: 신호처리부
50: 디스플레이부

Claims (5)

1. 시나리오별 시뮬레이션 메뉴를 제공하는 시뮬레이션 조건 선택부;
   상기 시뮬레이션 조건 선택부의 선택 동작에 따른 시나리오에 기반하여 안테나 엘리먼트의 위치 및 안테나 파라미터를 포함하는 안테나 정보와 송신파 종류를 포함하는 신호파형 정보를 설정하여 동작하는 레이더 제어부;
   상기 시뮬레이션 조건 선택부를 통한 선택 동작에 따라 설정된 차량의 환경 파라미터와 상기 레이더 제어부의 설정에 따른 상기 안테나 정보로부터 상기 안테나 엘리먼트의 간격 및 각도를 계산하고, 상기 계산된 안테나 엘리먼트의 간격 및 각도 정보와 상기 레이더 제어부의 설정에 따른 상기 신호파형 정보로부터 해당 송신파의 디지털 변환 샘플 값을 생성하는 레이더 시뮬레이션부;
   상기 시뮬레이션 조건 선택부를 통한 선택 동작에 따라 빔 형성 알고리즘과 각도 계산 알고리즘과 거리-속도 계산 알고리즘을 설정하고, 상기 레이더 시뮬레이션부에서 출력되는 값들을 상기 설정된 알고리즘들에 사용하여 미리 설정된 표적에 대한 탐색 결과를 출력하는 신호처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 시뮬레이터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 시뮬레이션 조건 선택부를 통한 상기 레이더 제어부의 설정 값에 대한 선택 결과, 상기 레이더 시뮬레이션부에서 계산되고 생성된 결과 값, 상기 신호처리부에 설정된 알고리즘들의 결과 값을 출력하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 시뮬레이터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 디스플레이부는 상기 표적에 대한 조건 정보를 상기 신호처리부에서 출력되는 탐색 결과와 비교하여, 그에 따른 일치성 결과를 더 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 시뮬레이터.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 레이더 제어부에서 설정되는 상기 안테나 정보에서 상기 안테나 엘리먼트의 위치는 상기 안테나 엘리먼트의 배열 간격과 상기 안테나 엘리먼트의 각도에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 시뮬레이터.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 레이더 시뮬레이션부에서 설정되는 상기 차량의 환경 파라미터는 차량의 속도 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 시뮬레이터.

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