KR101856063B1 - 물체 탐지 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물체 탐지 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 장치는 제1 레이더 신호를 송신하는 송신부; 상기 송신부에서 송신한 상기 제1 레이더 신호가 물체에 반사되어 되돌아오는 제2 레이더 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에서 수신한 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨을 측정하고, 상기 노이즈 레벨을 한계 노이즈 레벨과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 설정하는 제어부를 포함한다.

Description

물체 탐지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING OBJECT}

본 발명은 물체 탐지 기술에 관한 것으로, 구체적으로 차량에 구비된 레이더의 대역폭을 최대값으로 설정하여 물체를 탐지하는 기술에 관한 것이다.

대부분의 운전자는 자신의 시야에 의존하여 자동차의 진행 방향을 예측하면서 운전한다. 그러나, 이러한 경우 운전자가 운전 경험이 풍부하지 못하거나 혹은 운전자가 일시적으로 차량의 진행 방향을 잘못 판단함으로써 사고가 발생할 위험이 있다.

이에 따라, 최근에는 차량에 레이더와 같은 장치를 장착하고, 이를 이용하여 주변 물체에 대한 거리 및 속도를 측정하여 안전 사고를 미연에 방지하기 위한 기술들이 대두되고 있다.

이와 같은 레이더 장치는 레이더 신호를 방사하여 목표물에 의해 반사된 신호를 수신하여, 목표물과 차량 사이의 상대거리와 차량의 차속에 대한 목표물의 상대 속도를 측정할 수 있다.

이때, 차량 주변 물체의 정확한 정보를 측정하기 위해서는 레이더 장치의 대역폭을 높게 설정할 필요가 있다. 그러나, 레이더 장치의 대역폭을 증가시킴에 따라 수신된 정보의 해상도가 증가하는 장점이 있는 반면 노이즈의 영향도 증가하는 문제점이 있다. 따라서, 해상도와 노이즈를 적절히 고려한 레이더 장치의 대역폭 설정이 필요하다.

대한민국 공개특허공보 제10-1997-0039558호

본 발명은 차량에 구비된 레이더 장치에서 수신하는 신호의 노이즈를 최소화하면서 레이더 장치에서 송신하는 신호의 대역폭을 설정 가능한 최대치로 설정하는 데 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 장치는 제1 레이더 신호를 송신하는 송신부; 상기 송신부에서 송신한 상기 제1 레이더 신호가 물체에 반사되어 되돌아오는 제2 레이더 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에서 수신한 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨을 측정하고, 상기 노이즈 레벨을 한계 노이즈 레벨과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 설정하는 제어부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 노이즈 레벨과 상기 한계 노이즈 레벨을 비교한 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨을 초과하는 경우, 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 소정 간격만큼 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 될 때까지 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 소정 간격만큼 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 되는 순간의 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 노이즈 레벨과 상기 한계 노이즈 레벨을 비교한 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하인 경우, 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 유지시켜 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정한 대역폭에 따라 상기 제1 레이더 신호를 송신하도록 상기 송신부를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 방법은 제1 레이더 신호를 송신하는 송신 단계; 상기 제1 레이더 신호가 물체에 반사되어 되돌아오는 제2 레이더 신호를 수신하는 수신 단계; 상기 수신 단계에서 수신한 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨을 측정하는 측정 단계; 상기 측정 단계에서 측정된 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨과 한계 노이즈 레벨을 비교하는 비교 단계; 및 상기 비교 단계에서 비교 결과에 따라 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 설정하는 설정 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 비교 단계에서 비교 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨을 초과하는 경우, 상기 설정 단계는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 될 때까지 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 소정 간격만큼 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 설정 단계는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 될 때까지 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 소정 간격만큼 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 설정 단계는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 되는 순간의 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정할 수 잇다.

일 실시예에 있어서, 상기 비교 단계에서 비교 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하인 경우, 상기 설정 단계는 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 유지시켜 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정할 수 있다.

본 발명은 차량에 구비된 레이더 장치에서 수신하는 신호의 노이즈를 최소화하면서 레이더 장치에서 송신하는 신호의 대역폭을 설정 가능한 최대치로 설정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 차량에 구비된 레이더 장치에서 송신하는 신호의 대역폭을 설정 가능한 최대치로 설정함으로써 측정된 정보의 해상도가 현저히 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 장치의 블록도이다.
도 2는 레이더 신호의 노이즈 영향을 나타낸 설명도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 장치의 물체 탐지 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 장치에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 장치(100)는 차량에 구비되어 주변 물체의 거리 정보 및 속도 정보 등을 탐지한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 장치(100)는 송신부(110), 수신부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.

송신부(110)는 제1 레이더 신호를 송신한다. 수신부(120)는 제2 레이더 신호를 수신한다. 제어부(130)는 제1 레이더 신호의 대역폭을 설정한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 장치(100)의 각 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

송신부(110)는 제1 레이더 신호를 송신한다. 상기 제1 레이더 신호는 물체 탐지 장치(100)에서 주변의 물체로 방사하는 송신 신호를 의미한다. 또한, 상기 제1 레이더 신호는 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 설정하기 위한 테스트 신호를 의미할 수 있다. 이때, 상기 제1 레이더 신호가 테스트 신호인 경우 상기 제1 레이더 신호의 대역폭은 송신부(110)에서 설정 가능한 최대 대역폭으로 설정된다.

수신부(120)는 송신부(110)에서 송신한 상기 제1 레이더 신호가 물체에 반사되어 되돌아오는 제2 레이더 신호를 수신한다. 상기 제2 레이더 신호는 상기 제1 레이더 신호의 반사파로, 상기 제1 레이더 신호 대비 지연시간이 존재하고 도플러 효과에 의해 주파수 편차가 존재한다. 또한, 상기 제2 레이더 신호는 물체에 반사되어 되돌아오는 과정에서 노이즈가 섞이므로, 제2 레이더 신호는 노이즈를 포함하게 된다.

도 2를 참조하면, 상기 제1 레이더 신호와 상기 제2 레이더 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 확인할 수 있다. 도 2 (a)는 상기 제1 레이더 신호에 대한 것으로, 노이즈의 영향이 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 도 2 (b)는 상기 제2 레이더 신호에 대한 것으로, 노이즈의 영향으로 저대역과 고대역 부분에서도 큰 값을 갖게 됨을 확인할 수 있다. 따라서, 노이즈 영향을 최소화하는 대역폭을 설정할 필요가 있다.

제어부(130)는 수신부(120)에서 수신한 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨을 측정한다. 구체적으로, 제어부(130)는 상기 제1 레이더 신호의 노이즈와 상기 제2 레이더 신호의 노이즈를 비교하여 상기 노이즈 레벨을 측정한다. 이를 수학식으로 설명하면 다음과 같다.

이때, NF는 상기 노이즈 레벨을 의미하고, N_OUT은 상기 제2 레이더 신호의 노이즈, N_IN은 상기 제1 레이더 신호의 노이즈, G는 상기 제1 레이더 신호를 입력으로 상기 제2 레이더 신호를 출력으로 할때 게인(Gain)을 의미한다. 이를 db 값으로 바꾸면 하기의 수학식 2와 같다.

제어부(130)는 상기 노이즈 레벨을 한계 노이즈 레벨과 비교한다. 상기 한계 노이즈 레벨은 물체 탐지 장치(100)가 주변 물체의 정보를 정확하게 측정할 수 있는 노이즈의 최대값을 의미한다. 구체적으로, 상기 한계 노이즈 레벨은 소정 거리에 있는 물체를 가정하고, 상기 물체로부터 반사되는 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)값과 전력값 등을 통해 산출되는 값으로 물체 탐지 장치(100)의 성능에 따라 달라진다. 또한, 상기 한계 노이즈 레벨은 물체 탐지 장치(100)에 파라미터로 미리 저장되어 있는 값을 의미한다. 예를 들어, 상기 한계 노이즈 레벨은 2 dB일 수 있다.

제어부(130)는 상기 노이즈 레벨과 상기 한계 노이즈 레벨의 비교 결과에 따라 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 설정한다.

구체적으로, 제어부(130)는 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨을 초과하는 경우, 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 소정 간격만큼 감소시킨다. 이후, 제어부(130)는 상기 소정 간격만큼 감소시킨 대역폭을 가지는 제1 레이더 신호를 재송신하도록 송신부(110)를 제어한다. 한편, 제어부(130)는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 될 때까지 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 소정 간격만큼 감소시킨다. 이에 따라, 제어부(130)는 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 되는 순간의 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정한다.

예를 들어, 송신부(110)가 송신부(110)에서 설정 가능한 최대 대역폭인 1 kHz를 갖는 제1 레이더 신호(테스트 신호)를 송신하고, 수신부(120)가 상기 테스트 신호의 반사 신호를 수신하여 노이즈 레벨을 측정한 결과 상기 반사 신호의 노이즈 레벨이 3 dB, 상기 한계 노이즈 레벨이 2 dB인 경우, 제어부(130)는 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 100 Hz씩 감소시킬 수 있다. 이후, 제어부(130)는 대역폭을 100 Hz 감소시킨 대역폭을 갖는 제1 레이더 신호를 재송신하도록 송신부(110)를 제어하고, 이와 같은 과정을 상기 노이즈 레벨이 2 dB 이하가 되는 순간까지 반복한다. 이때, 제어부(130)는 상기 노이즈 레벨이 2 dB 이하가 되는 순간의 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정한다.

그러나, 제어부(130)는 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하인 경우, 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 유지시켜 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정한다. 예를 들어, 송신부(110)가 송신부(110)에서 설정 가능한 최대 대역폭인 1 kHz를 갖는 제1 레이더 신호(테스트 신호)를 송신하고, 수신부(120)가 상기 테스트 신호의 반사 신호를 수신하여 노이즈 레벨을 측정한 결과 상기 반사 신호의 노이즈 레벨이 1 dB, 상기 한계 노이즈 레벨이 2 dB인 경우, 제어부(130)는 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 1 kHz로 설정한다.

이후, 제어부(130)는 노이즈가 최소화되고 최대 대역폭을 갖도록 설정된 제1 레이더 신호를 송신하도록 송신부(110)를 제어한다. 이에 따라, 물체 탐지 장치(100)에서 탐지된 물체 정보의 해상도가 최적화되는 효과가 발생한다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 탐지 방법에 대해 설명한다. 이때, 상기 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 부분과 중복되는 부분에 대해서는 생략한다.

도 3을 참조하면, 먼저, 송신부(110)는 제1 레이더 신호를 송신한다(S101).

이후, 수신부(120)는 상기 제1 레이더 신호가 물체에 반사되어 되돌아오는 제2 레이더 신호를 수신한다(S103).

이후, 제어부(130)는 S103 단계에서 수신한 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨을 측정한다(S105).

이후, 제어부(130)는 S105 단계에서 측정한 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨과 한계 노이즈 레벨을 비교한다(S107).

이후, 제어부(130)는 S107 단계에서 비교 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨을 초과하는 경우, 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 소정 간격만큼 감소시킨다(S109). 이는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 될 때까지 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 소정 간격만큼 감소시키는 것을 의미한다. 이후, 제어부(130)는 상기 소정 간격만큼 감소시킨 대역폭을 가지는 제1 레이더 신호를 재송신하도록 송신부(110)를 제어한다.

한편, 제어부(130)는 S107 단계에서 비교 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하인 경우, 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 유지시켜 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정한다(S111).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 물체 탐지 장치 110 : 송신부
120 : 수신부 130 : 제어부

Claims (11)

1. 제1 대역폭을 갖는 제1 레이더 신호를 송신하는 송신부;
   상기 송신부에서 송신한 상기 제1 레이더 신호가 물체에 반사되어 되돌아오는 제2 레이더 신호를 수신하는 수신부;
   상기 수신부에서 수신한 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨을 측정하고, 상기 노이즈 레벨을 한계 노이즈 레벨과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 설정하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 노이즈 레벨과 상기 한계 노이즈 레벨을 비교한 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨을 초과하는 경우, 상기 제1 레이더 신호의 상기 제1 대역폭을 소정 간격만큼 감소시킨 제2 대역폭을 갖는 제 1 레이더 신호를 발생하도록 상기 송신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 물체 탐지 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 될 때까지 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 소정 간격만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 물체 탐지 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 되는 순간의 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정하는 것을 특징으로 하는 물체 탐지 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 노이즈 레벨과 상기 한계 노이즈 레벨을 비교한 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하인 경우, 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 유지시켜 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정하는 것을 특징으로 하는 물체 탐지 장치.
6. 제 1항, 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정한 대역폭에 따라 상기 제1 레이더 신호를 송신하도록 상기 송신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 물체 탐지 장치.
7. 제1 대역폭을 갖는 제1 레이더 신호를 송신하는 송신 단계;
   상기 제1 레이더 신호가 물체에 반사되어 되돌아오는 제2 레이더 신호를 수신하는 수신 단계;
   상기 수신 단계에서 수신한 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨을 측정하는 측정 단계;
   상기 측정 단계에서 측정된 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨과 한계 노이즈 레벨을 비교하는 비교 단계; 및
   상기 비교 단계에서 비교 결과에 따라 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 설정하는 설정 단계를 포함하고,
   상기 비교 단계에서 비교 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨을 초과하는 경우 상기 설정 단계는, 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 될 때까지 상기 제1 대역폭을 소정 간격만큼 감소시킨 제2 대역폭을 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정하는 단계; 및 상기 제2 대역폭을 갖는 제1 레이더 신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 탐지 방법.
8. 삭제
9. 제 7항에 있어서,
   상기 설정 단계는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 될 때까지 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 소정 간격만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 물체 탐지 방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 설정 단계는 상기 제2 레이더 신호의 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하가 되는 순간의 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정하는 것을 특징으로 하는 물체 탐지 방법.
11. 제 7항에 있어서,
    상기 비교 단계에서 비교 결과 상기 노이즈 레벨이 상기 한계 노이즈 레벨 이하인 경우,
    상기 설정 단계는 상기 제1 레이더 신호의 대역폭을 유지시켜 상기 제1 레이더 신호의 대역폭으로 설정하는 것을 특징으로 하는 물체 탐지 방법.

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