KR101876645B1 - System and method of calculating angle of arrival based time difference - Google Patents

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KR101876645B1
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 도착각도를 산출하는 기술적 사상에 관한 것으로서, 단일의 송신기를 출발하여 서로 다른 수신기에 도착하는 입력시간의 시간차이를 계산하여 도착각도를 산출함으로써, 하드웨어 복잡성을 줄이고 구현을 간소화 할 수 있는 기술적 사상에 관한 것입니다.The present invention relates to a technical idea for calculating an arrival angle, which can reduce hardware complexity and simplify implementation by calculating arrival angles by calculating the time difference of input time from a single transmitter to arrival at different receivers It's about technical ideas.

Description

시간차이에 기초하여 도착각도를 산출하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF CALCULATING ANGLE OF ARRIVAL BASED TIME DIFFERENCE}[0001] SYSTEM AND METHOD OF CALCULATING ANGLE OF ARRIVAL BASED TIME DIFFERENCE [0002]

본 발명은 도착각도를 산출하는 기술적 사상에 관한 것으로서, 단일의 송신기를 출발하여 서로 다른 수신기에 도착하는데 따른 시간차이를 계산하여 도착각도를 산출함으로써, 하드웨어 복잡성을 줄이고 구현을 간소화한다.The present invention relates to a technical idea for calculating an arrival angle, which reduces hardware complexity and simplifies implementation by calculating an arrival angle by calculating a time difference according to the arrival of a single transmitter and arriving at different receivers.

무선 위치측정(Wireless localization)은 의료장비, 로보틱스, 산업, 공공보안, 로지스틱스, 트랜스포트 시스템 등 다양한 응용 필드를 갖고 있다.Wireless localization has a variety of application fields such as medical devices, robotics, industrial, public security, logistics, and transport systems.

무선 로컬리제이션(Wireless localization)에는 신호강도를 수신하는 RSS(received signal strength), 시간의 도착 시간인 ToA(time of arrival), TDoA(time difference of arrival), 그리고 도착 각도(angle of arrival, AoA)를 이용하는 기술들이 있다.Wireless localization includes received signal strength (RSS) for receiving signal strength, time of arrival (TOA), time difference of arrival (TDoA), and angle of arrival (AoA) ).

RSS 기술을 이용하면, 전송된 신호의 감쇄(attenuation)를 이용해서 센서와 타겟 간 거리가 측정된다. 그리고, 신호 감쇄에 의해 측정된 거리에 기초하여 타겟 위치를 인식할 수 있다. RSS 기술은 로컬리제이션을 위해 수신 된 신호의 크기를 사용하기 때문에 다중 경로 효과에 민감하다. 따라서, 신뢰할 수 있는 위치 정보를 제공 할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 다중 경로 효과를 고려한 신호 손실 모델링이 필요하다. 따라서 RSS 기술만을 이용하는 경우 모델링의 정확성과 복잡성이 낮다는 단점이 있다.With RSS technology, the distance between the sensor and the target is measured using the attenuation of the transmitted signal. Then, the target position can be recognized based on the distance measured by the signal attenuation. RSS technology is sensitive to multipath effects because it uses the magnitude of the received signal for localization. Therefore, reliable location information can not be provided. To solve these problems, signal loss modeling considering multipath effects is needed. Therefore, the accuracy and complexity of modeling are low when using only RSS technology.

ToA 방식은 목표물과 센서 사이의 거리가 목표물에서 센서로 전송되는 신호의 송수신 사이의 시간차를 인식할 수 있다. ToA 방식에서는 타겟과 센서 사이의 동기화가 필수적이기 때문에 이를 위한 문제가 여전히 남아있다.The ToA scheme can recognize the time difference between the transmission of the signal transmitted from the target to the sensor and the distance between the target and the sensor. In the ToA approach, there is still a problem for this because synchronization between the target and the sensor is essential.

한편, TDoA 방법은 여러 센서가 수신 한 신호 간의 시간차를 사용하여 로컬리제이션을 수행한다. TDoA 방법은 센서 만 동기화해야 하기 때문에 대상 센서 동기화가 필요 없다는 점에서 ToA 방법보다 유리하다. 그러나, 센서가 큰 영역에서 간헐적으로 떨어지거나 타겟이 다각형의 내부 경계 밖으로 위치하면 각 센서가 로컬리제이션 오류를 형성하는 경우 하드웨어 구현의 부담이 될 수 있는 센서 간의 동기화가 필요하다. 일반적인 AoA 방법은 각도 센서로부터 수신 각도를 사용하여 위치를 인식한다. 그러나, AoA를 이용하는 기술은 이전 방법과 비교하여, 센서에서 수신 된 각도로 타겟을 쉽게 찾을 수 있다는 점에서 훨씬 간단하다.Meanwhile, the TDoA method performs localization using time differences between signals received by various sensors. The TDoA method is more advantageous than the ToA method in that only the sensor needs to be synchronized so that the target sensor synchronization is not necessary. However, if the sensor is intermittently falling in a large area, or if the target is located outside the polygon's internal boundary, then each sensor needs to synchronize between sensors, which can be a burden on the hardware implementation if they form localization errors. The general AoA method recognizes the position using the angle of reception from the angle sensor. However, the technique using AoA is much simpler in that the target can be easily found at an angle received from the sensor, compared with the previous method.

AoA 방법은 동기화가 필요 없어 단순한 방법 임에도 불구하고 안테나 어레이에 기초한 위상차를 통해 각도를 추정하기 때문에 하드웨어 복잡성을 증가시켜, UWB 위치 결정에 적절하지 않다.The AoA method increases the hardware complexity and is not suitable for UWB positioning because it estimates the angle through the phase difference based on the antenna array, although it is a simple method because it does not require synchronization.

한국등록특허 제10-1141050호 "임펄스 신호 및 임펄스 신호 열 검출장치 및 방법"Korean Patent No. 10-1141050 " Apparatus and Method for Detecting Impulse Signal and Impulse Signal Heat " 한국공개특허 제10-2005-0071242호 "빔포밍 기반 시스템에서의 위치추정 오류 보상방법"Korean Patent Publication No. 10-2005-0071242 entitled " Position Estimation Error Compensation Method in Beamforming Based System "

본 발명은 도착각도의 측정을 위해 시간 기반 접근법을 사용하여 하드웨어 복잡성을 줄이고 구현을 간소화 하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims at reducing hardware complexity and simplifying implementation using a time-based approach for measuring the arrival angle.

본 발명은 원거리 조건과 원거리 에러를 이용하여 도착각도를 측정함으로써, 도착각도 측정에 따른 정확도를 높이는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to increase the accuracy of an arrival angle measurement by measuring an arrival angle using a remote condition and a remote error.

일실시예에 따른 프로세서는 단일의 송신기에서 송출되는 임펄스 신호가 제1 수신기 및 제2 수신기에 도착하는데 소요된 각각의 시간정보를 추출하는 추출부, 상기 추출된 각각의 시간정보로부터 시간차이를 계산하는 계산부, 및 상기 계산된 시간차이와 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 간 거리를 이용해서 상기 임펄스 신호가 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 입사하는 도착각도를 산출하는 도착각도 산출부를 포함할 수 있다.The processor according to an embodiment of the present invention includes an extraction unit for extracting time information required for an impulse signal transmitted from a single transmitter to arrive at a first receiver and a second receiver, And an arrival angle calculating unit for calculating an arrival angle at which the impulse signal is incident on the first receiver and the second receiver using the calculated time difference and the distance between the first receiver and the second receiver .

일실시예에 따른 상기 도착각도 산출부는, 상기 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 경우에 상기 도착각도를 산출할 수 있다.The arrival angle calculating unit according to an embodiment determines whether the time difference satisfies a far-eld condition and calculates the arrival angle when the far-eld condition is satisfied can do.

일실시예에 따른 상기 도착각도 산출부는, 상기 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하지 않는 경우에 상기 산출한 도착각도의 차이를 이용해서 원거리 오류(far-eld error)를 산출하고, 상기 산출된 원거리 오류로 상기 산출한 도착각도 중에서 적어도 하나를 보정할 수 있다.The arrival angle calculation unit may determine whether the time difference satisfies a far-eld condition, and if the far-distance condition does not satisfy the far-eld condition, It is possible to calculate a far-eld error by using the difference of angles, and correct at least one of the calculated arrival angles by the calculated distance error.

일실시예에 따른 상기 원거리 조건(far-eld condition)은, 제1 거리 및 제2 거리 간 비율에 따라 구분되고, 상기 제1 거리는 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 간 거리이고, 상기 제2 거리는 상기 단일의 송신기에서 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 중에서 적어도 하나와의 거리인 것을 특징으로 한다.The far-eld condition according to an embodiment is distinguished according to a ratio between a first distance and a second distance, the first distance is a distance between the first receiver and the second receiver, And the distance is a distance from at least one of the first receiver and the second receiver in the single transmitter.

일실시예에 따른 상기 도착각도 산출부는, 상기 제2 거리가, 상기 제1 거리의 제곱된 값에 상수배한 값과 상기 임펄스 신호의 파장 간 비율 이상인 경우에 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.The arrival angle calculation unit may calculate the arrival angle of the impulse signal based on the far-eld condition when the second distance is equal to or greater than a ratio between a value obtained by multiplying the squared value of the first distance by a constant, Can be determined to satisfy the following formula.

일실시예에 따른 상기 도착각도 산출부는, 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 경우에 상기 시간차이와 상기 제1 거리의 비율을 아크코사인 연산하고, 상기 아크코사인 연산된 각도에 기초하여 상기 도착각도를 산출할 수 있다.The arrival angle calculator according to an embodiment calculates an arcsine of the ratio of the time difference and the first distance when the far-eld condition is satisfied, and calculates an arrival angle based on the arc- The arrival angle can be calculated.

일실시예에 따른 상기 추출부는, 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 수신된 상기 임펄스 신호에서 멀티패스에 의한 잡음을 제거하는 잡음 제거기, 상기 잡음이 제거된 임펄스 신호에서 엔벨롭을 검출하는 엔벨롭 검출기, 및 상기 검출된 엔벨롭을 이용하여 상기 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환하는 비교기를 포함할 수 있다.The extraction unit may further include a noise eliminator for eliminating multipath noise from the impulse signal received by the first receiver and the second receiver, an envelope detector for detecting an envelope from the noise-canceled impulse signal, And a comparator for converting the impulse signal into a digital signal using the detected envelope.

일실시예에 따른 도착각도 산출 시스템은 임펄스 신호를 송출하는 송신기, 상기 송출되는 임펄스 신호를 제1 시간에 수신하는 제1 수신기, 상기 제1 수신기와 제1 거리만큼 떨어져 있고, 상기 송출되는 임펄스 신호를 제2 시간에 수신하는 제2 수신기, 및 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기가 각각 수신한 상기 임펄스 신호에 대한 시간차이에 기초하여, 상기 임펄스 신호가 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 입사하는 도착각도를 산출하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 경우에 상기 도착각도를 산출할 수 있다.An arrival angle calculation system according to an embodiment includes a transmitter for transmitting an impulse signal, a first receiver for receiving the transmitted impulse signal at a first time, a second receiver for receiving the impulse signal at a first distance from the first receiver, A second receiver for receiving the impulse signal at a first time and a second receiver for receiving the impulse signal at a second time, and based on a time difference for the impulse signal received by the first receiver and the second receiver, Wherein the processor determines whether the time difference satisfies a far-eld condition, and when the far-eld condition is satisfied, The arrival angle can be calculated.

일실시예에 따른 상기 원거리 조건(far-eld condition)은, 상기 제1 거리 및 제2 거리 간 비율에 따라 구분되고, 상기 제2 거리는 상기 단일의 송신기에서 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 중에서 적어도 하나와의 거리인 것을 특징으로 한다.The far-eld condition according to an embodiment is distinguished according to the ratio between the first distance and the second distance, and the second distance is determined by the distance between the first receiver and the second receiver At least one of which is a distance from the other.

일실시예에 따른 상기 프로세서는, 상기 제2 거리가, 상기 제1 거리의 제곱된 값에 상수배한 값과 상기 임펄스 신호의 파장 간 비율 이상인 경우에 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.According to an embodiment, the second distance satisfies the far-eld condition when the ratio is equal to or greater than a value obtained by multiplying a squared value of the first distance by a constant and a wavelength ratio of the impulse signal. .

일실시예에 따른 도착각도 산출 방법은 추출부에서, 단일의 송신기에서 송출되는 임펄스 신호가 제1 수신기 및 제2 수신기에 도착하는데 소요된 각각의 시간정보를 추출하는 단계, 계산부에서, 상기 추출된 각각의 시간정보로부터 시간차이를 계산하는 단계, 및 도착각도 산출부에서, 상기 계산된 시간차이와 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 간 거리를 이용해서 상기 임펄스 신호가 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 입사하는 도착각도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The method of calculating an arrival angle according to an embodiment includes the steps of extracting time information required for an impulse signal sent from a single transmitter to arrive at a first receiver and a second receiver in an extracting unit, Calculating a time difference from each of the time information of the first receiver and the second receiver by using the calculated time difference and the distance between the first receiver and the second receiver, And calculating an arrival angle to be incident on the second receiver.

일실시예에 따른 상기 도착각도를 산출하는 단계는, 상기 계산된 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 경우에 상기 도착각도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the arrival angle according to an embodiment includes the steps of: determining whether the calculated time difference satisfies a far-eld condition, and determining whether the calculated time difference satisfies the far-eld condition And calculating the arrival angle in the case where the arrival angle is calculated.

일실시예에 따른 상기 원거리 조건(far-eld condition)은, 제1 거리 및 제2 거리 간 비율에 따라 구분되고, 상기 제1 거리는 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 간 거리이고, 상기 제2 거리는 상기 단일의 송신기에서 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 중에서 적어도 하나와의 거리인 것을 특징으로 한다.The far-eld condition according to an embodiment is distinguished according to a ratio between a first distance and a second distance, the first distance is a distance between the first receiver and the second receiver, And the distance is a distance from at least one of the first receiver and the second receiver in the single transmitter.

일실시예에 따른 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 제2 거리가, 상기 제1 거리의 제곱된 값에 상수배한 값과 상기 임펄스 신호의 파장 간 비율 이상인 경우에 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The step of determining whether or not the far-eld condition is satisfied according to the embodiment is characterized in that the second distance is calculated by multiplying a value obtained by multiplying the squared value of the first distance by a value obtained by multiplying the wavelength of the impulse signal Ratio condition, it may be determined that the far-eld condition is satisfied.

일실시예에 따른 상기 시간정보를 추출하는 단계는, 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 수신된 상기 임펄스 신호에서 멀티패스에 의한 잡음을 제거하는 단계, 상기 잡음이 제거된 임펄스 신호에서 엔벨롭을 검출하는 단계, 상기 검출된 엔벨롭을 이용하여 상기 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계, 및 상기 검출된 엔벨롭을 이용하여 상기 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.The step of extracting the time information according to an embodiment may include the steps of removing noise due to multipath in the impulse signal received by the first receiver and the second receiver, Converting the impulse signal into a digital signal using the detected envelope, and converting the impulse signal into a digital signal using the detected envelope.

일실시예에 따르면, 도착각도의 측정을 위해 시간 기반 접근법을 사용하여 하드웨어 복잡성을 줄이고 구현을 간소할 수 있다.According to one embodiment, a time-based approach may be used to measure arrival angles to reduce hardware complexity and simplify implementation.

일실시예에 따르면, 원거리 조건과 원거리 에러를 이용하여 도착각도를 측정함으로써, 도착각도 측정에 따른 정확도를 높일 수 있다.According to one embodiment, the accuracy of the arrival angle measurement can be improved by measuring the arrival angle using the remote condition and the distance error.

도 1은 일실시예에 따른 도착각도 산출 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 프로세서를 설명하는 도면이다.
도 3은 시간차이를 위한 펄스를 설명하는 타이밍도이다.
도 4는 일실시예에 따른 수신기의 구조를 설명하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 일실시예에 따른 원거리 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 도착각도 산출 방법을 설명하는 도면이다.
1 is a diagram illustrating an arrival angle calculation system according to an embodiment.
2 is a diagram illustrating a processor according to one embodiment.
Fig. 3 is a timing diagram illustrating pulses for time difference. Fig.
4 is a diagram illustrating a structure of a receiver according to an embodiment.
5 and 6 are diagrams for explaining a remote condition according to an embodiment.
7 is a diagram for explaining an arrival angle calculating method according to an embodiment.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are presented for the purpose of describing embodiments only in accordance with the concepts of the present invention, May be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the specific disclosure forms, but includes changes, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, or the like may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element being referred to as the second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Expressions that describe the relationship between components, for example, "between" and "immediately" or "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms " comprises ", or " having ", and the like, are used to specify one or more of the features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 일실시예에 따른 도착각도 산출 시스템(100)을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an arrival angle calculation system 100 according to an embodiment.

일실시예에 따른 도착각도 산출 시스템(100)가 산출하는 펄스 간의 시간차는 도착각도(angle of arrival)에 의존할 수 있다. 따라서, 수신된 펄스들간의 시간차가 도착각도로 변환될 수 있다.The time difference between pulses calculated by the arrival angle calculation system 100 according to an embodiment may depend on an angle of arrival. Therefore, the time difference between the received pulses can be converted to the arrival angle.

본 명세서에서는 초광대역통신(Ultra Wide Band, UWB)의 임펄스 신호를 이용하여 시간차에 따라 도착 각도를 추정하는 기술을 설명한다.In this specification, a technique of estimating an arrival angle according to a time difference using an impulse signal of an Ultra Wide Band (UWB) will be described.

이를 위해, 일실시예에 따른 도착각도 산출 시스템(100)은 송신기(110), 제1 수신기(120), 및 제2 수신기(130)를 포함할 수 있다.To this end, the arrival angle calculation system 100 according to one embodiment may include a transmitter 110, a first receiver 120, and a second receiver 130. [

먼저, 일실시예에 따른 송신기(110)는 펄스 생성기에서 자체 생성한 클럭을 이용하여 임펄스를 송출할 수 있다.First, the transmitter 110 according to one embodiment can transmit an impulse using a self-generated clock in a pulse generator.

다음으로, 제1 수신기(120)는 송출되는 임펄스 신호를 제1 시간에 수신할 수 있다. 또한, 제2 수신기(130)는 제1 수신기(120)와 제1 거리만큼 떨어져 있고, 송출되는 임펄스 신호를 제2 시간에 수신할 수 있다.Next, the first receiver 120 can receive the transmitted impulse signal at a first time. Also, the second receiver 130 may be a first distance away from the first receiver 120 and may receive the transmitted impulse signal at a second time.

제1 시간은 송출되는 임펄스 신호가 송신기(110)를 출발하여 제1 수신기(120)의 안테나에 도달하는 시간으로 해석될 수 있다.The first time may be interpreted as the time when the transmitted impulse signal arrives at the antenna of the first receiver 120 from the transmitter 110.

또한, 제2 시간은 송출되는 임펄스 신호가 송신기(110)를 출발하여 제2 수신기(130)의 안테나에 도달하는 시간으로 해석될 수 있다.Also, the second time may be interpreted as the time when the transmitted impulse signal arrives at the antenna of the second receiver 130, starting from the transmitter 110.

각각의 안테나에 입력신호로서 수신된 임펄스 신호는, 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)를 통해 멀티패스에 의한 잡음이 제거될 수 있다. 또한, 엔벨롭 검출기(Envelope Detector, ED)를 통해 상기 잡음이 제거된 임펄스 신호에 대한 엔벨롭을 검출할 수 있다. 뿐만 아니라, 비교기(Comparator Comp)를 통해 상기 엔벨롭 검출된 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 구체적으로, 검출된 엔벨롭은 비교기를 통해 문턱 전압(Vth)을 비교함으로써 디지털 펄스로 변환된다.The impulse signal received as an input signal to each antenna can be removed from multipath noise through a Low Noise Amplifier (LNA). In addition, the envelope detector can detect the envelope of the impulse signal from which the noise is removed through an envelope detector (ED). In addition, the envelope-detected impulse signal can be converted into a digital signal through a comparator (Comparator Comp). Specifically, the detected envelope is converted into a digital pulse by comparing the threshold voltage Vth through the comparator.

프로세서는 제1 수신기(120) 및 제2 수신기(130)가 각각 수신한 임펄스 신호에 대한 시간차이에 기초하여, 임펄스 신호가 제1 수신기(120) 및 제2 수신기(130)로 입사하는 도착각도를 산출할 수 있다. 특히, 프로세서는 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하고, 원거리 조건을 만족하는 경우에만 도착각도를 산출할 수 있다.The processor determines the arrival angle at which the impulse signal is incident on the first receiver 120 and the second receiver 130 based on the time difference for the impulse signal received by the first receiver 120 and the second receiver 130, Can be calculated. In particular, the processor can determine whether the time difference satisfies the far-eld condition and calculate the arrival angle only if the distance condition is satisfied.

일실시예에 따른 프로세서는 제1 수신기(120) 또는 제2 수신기(130)의 내부에 실장되는 중앙처리장치의 형태로 구현될 수도 있다. 뿐만 아니라, 수신기들의 외부에서 연동하는 컴퓨터 단말기에 실장되는 형태 등, 다양한 형태로 구현될 수도 있다.The processor according to one embodiment may be implemented in the form of a central processing unit mounted within the first receiver 120 or the second receiver 130. In addition, the present invention may be embodied in various forms such as a form in which it is mounted on a computer terminal that is linked to the outside of the receivers.

제1 수신기(120)의 도착각도와 제2 수신기(130)의 도착각도는 엄밀히 따지면 서로 다르다. 그러나, 제1 수신기(120) 및 제2 수신기(130) 사이의 제1 거리(r)에 비해 제1 수신기(120) 또는 제2 수신기(130)로부터 송신기(110)까지의 제2 거리(d)가 훨씬 더 멀다면 제1 수신기(120)의 도착각도와 제2 수신기(130)의 도착각도의 차이는 매우 작아진다.The arrival angle of the first receiver 120 and the arrival angle of the second receiver 130 are strictly different from each other. However, the second distance d from the first receiver 120 or the second receiver 130 to the transmitter 110, relative to the first distance r between the first receiver 120 and the second receiver 130, The difference between the arrival angle of the first receiver 120 and the arrival angle of the second receiver 130 becomes very small.

따라서, 원거리 조건은 거리(d)와 거리(r)의 비율과 관련될 수 있다.Thus, the far-field condition can be related to the ratio of distance d to distance r.

프로세서는 제2 거리(d)가, 제1 거리(r)의 제곱된 값에 상수배한 값과 임펄스 신호의 파장 간 비율 이상인 경우에 원거리 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.The processor can determine that the second distance d satisfies the distant condition when it is equal to or greater than the ratio between the value obtained by multiplying the squared value of the first distance r by a constant and the wavelength of the impulse signal.

이하에서는, 프로세서(200)의 구체적인 구성에 대한 설명과 함께 도착각도를 계산하는 구체적인 구성들에 대한 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of specific configurations for calculating the arrival angle together with the description of the specific configuration of the processor 200 will be described.

도 2는 일실시예에 따른 프로세서(200)를 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a processor 200 according to one embodiment.

일실시예에 따른 프로세서(200)는 추출부(210), 계산부(220), 및 도착각도 산출부(230)를 포함할 수 있다.The processor 200 according to one embodiment may include an extracting unit 210, a calculating unit 220, and an arrival angle calculating unit 230.

일실시예에 따른 추출부(210)는 단일의 송신기에서 송출되는 임펄스 신호가 제1 수신기 및 제2 수신기에 도착하는데 소요된 각각의 시간정보를 추출할 수 있다. 또한, 계산부(220)는 추출된 각각의 시간정보로부터 시간차이를 계산할 수 있다.The extracting unit 210 may extract the time information required for the impulse signal transmitted from a single transmitter to arrive at the first receiver and the second receiver. Also, the calculation unit 220 can calculate the time difference from each extracted time information.

일실시예에 따른 도착각도 산출부(230)는 계산된 시간차이와 제1 수신기와 제2 수신기 간 거리를 이용해서 임펄스 신호가 제1 수신기 및 제2 수신기로 입사하는 도착각도를 산출할 수 있다. 도착각도 산출부(230)는 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하고, 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 경우에 도착각도를 산출할 수 있다.The arrival angle calculating unit 230 may calculate an arrival angle at which the impulse signal is incident on the first receiver and the second receiver using the calculated time difference and the distance between the first receiver and the second receiver . The arrival angle calculation unit 230 may determine whether the time difference satisfies the far-eld condition and calculate the arrival angle when the far-eld condition is satisfied.

원거리 조건은, 제1 거리 및 제2 거리 간 비율에 따라 구분될 수 있다. 이때, 제1 거리는 제1 수신기와 상기 제2 수신기 간 거리이고, 제2 거리는 단일의 송신기에서 제1 수신기 및 제2 수신기 중에서 적어도 하나와의 거리인 것을 특징으로 한다.The far-field condition can be classified according to the ratio between the first distance and the second distance. The first distance is a distance between the first receiver and the second receiver, and the second distance is a distance from at least one of the first receiver and the second receiver in a single transmitter.

원거리 조건은, 제1 수신기의 도착각도와 제2 수신기의 도착각도의 차이가 일정치 이하가 되는 조건에 해당한다.The distant condition corresponds to a condition that the difference between the arrival angle of the first receiver and the arrival angle of the second receiver is equal to or less than a predetermined value.

일실시예에 따른 도착각도 산출부(230)는 제2 거리가, 제1 거리의 제곱된 값에 상수배한 값과 임펄스 신호의 파장 간 비율 이상인 경우에 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.The arrival angle calculating unit 230 according to the embodiment satisfies the far-eld condition when the second distance is equal to or greater than the ratio between the value obtained by multiplying the squared value of the first distance by a constant value and the wavelength of the impulse signal. .

제1 수신기의 도착각도와 제2 수신기의 도착각도는 엄밀히 따지면 서로 다르다. 그러나, 제1 수신기 및 제2 수신기 사이의 제1 거리(r)에 비해 제1 수신기 또는 제2 수신기로부터 송신기까지의 제2 거리(d)가 훨씬 더 멀다면 제1 수신기의 도착각도와 제2 수신기의 도착각도의 차이는 매우 작아진다.The arrival angle of the first receiver and the arrival angle of the second receiver are strictly different from each other. However, if the second distance (d) from the first receiver or the second receiver to the transmitter is much greater than the first distance (r) between the first receiver and the second receiver, The difference in the arrival angle of the receiver becomes very small.

따라서, 원거리 조건은 거리(d)와 거리(r)의 비율과 관련될 수 있다.Thus, the far-field condition can be related to the ratio of distance d to distance r.

원거리 조건을 산출하기 위해 필요한 제2 거리(d)는 제1 수신기로부터 송신기까지의 거리로 해석될 수 있고, 제2 수신기로부터 송신기까지의 거리로 해석될 수도 있으며, 제1 수신기와 제2 수신기 사이 중에서 특정 지점, 예를 들면 중간 지점과 송신기까지의 거리로 해석될 수도 있다.The second distance d required to produce the far-field condition may be interpreted as the distance from the first receiver to the transmitter and may be interpreted as the distance from the second receiver to the transmitter, and the distance between the first receiver and the second receiver For example, a distance from the intermediate point to the transmitter.

예를 들어, 프로세서는 [수학식 1]의 조건을 만족하는 경우 원거리 조건을 만족한다고 판단할 수 있다.For example, the processor can determine that the distance condition is satisfied when the condition of Equation (1) is satisfied.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112016119126258-pat00001
Figure 112016119126258-pat00001

[수학식 1]에서 d는 제1 수신기(120)와 제2 수신기(130) 사이 중에서 특정 지점과 송신기(110)까지의 거리로 해석될 수 있다. 또한, r은 제1 수신기(120)와 제2 수신기(130) 사이의 거리이며, λ은 임펄스 신호의 파장으로 해석될 수 있다.In Equation (1), d may be interpreted as a distance between a specific point in the first receiver 120 and the second receiver 130 and the transmitter 110. Also, r is the distance between the first receiver 120 and the second receiver 130, and lambda can be interpreted as the wavelength of the impulse signal.

일실시예에 따른 도착각도 산출부(230)는 [수학식 2]를 이용해서, 도착각도를 산술할 수 있다.The arrival angle calculating unit 230 according to the embodiment can calculate the arrival angle using Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112016119126258-pat00002
Figure 112016119126258-pat00002

즉, 도착각도 산출부(230)는 원거리 조건을 만족하는 경우에 시간차이와 제1 거리의 비율을 아크코사인 연산하고, 아크코사인 연산된 각도에 기초하여 상기 도착각도를 산출할 수 있다.That is, when the distance condition is satisfied, the arrival angle calculating unit 230 may calculate the arrival angle on the basis of the arccosine-calculated angle and calculate the arccosine of the ratio of the time difference and the first distance.

[수학식 2]에서 TD는 시간차이를 의미하고, c는 빛의 속도(3.0*108m/s)를 의미하며, r은 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 거리로 해석될 수 있다.In Equation (2), TD denotes a time difference, c denotes a speed of light (3.0 * 108 m / s), and r can be interpreted as a distance between the first receiver and the second receiver.

한편, 추출부(210)는 제1 수신기 및 제2 수신기에 수신된 임펄스 신호에서 멀티패스에 의한 잡음을 제거하는 잡음 제거기, 잡음이 제거된 임펄스 신호에서 엔벨롭을 검출하는 엔벨롭 검출기, 및 검출된 엔벨롭을 이용하여 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.The extracting unit 210 may include a noise eliminator for removing multipath noise from the impulse signal received by the first receiver and the second receiver, an envelope detector for detecting the envelope from the noise-removed impulse signal, It is possible to convert the impulse signal into a digital signal using the envelope.

도착각도 산출부(230)는 시간차이가 [수학식 1]의 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하지 않는 경우에는 산출한 도착각도의 차이를 이용해서 원거리 오류(far-eld error)를 산출하고, 산출된 원거리 오류로 산출한 도착각도 중에서 적어도 하나를 보정할 수 있다.The arrival angle calculating unit 230 can determine whether or not the time difference satisfies the far-eld condition of Equation (1). If the far-eld condition is not satisfied, a far-eld error is calculated using the difference in the calculated arrival angles, and at least one of the arrival angles calculated by the calculated distance error is corrected .

도 3은 시간차이를 위한 펄스를 설명하는 타이밍도(300)이다.3 is a timing diagram 300 illustrating pulses for time difference.

도 3의 타이밍도(300)의 가로축은 시간에 해당하고, 세로축은 진폭에 해당한다.The horizontal axis of the timing diagram 300 of FIG. 3 corresponds to the time, and the vertical axis corresponds to the amplitude.

도 3의 타이밍도(300)를 참고하면, 임펄스 신호(310)는 도면부호 311과 같은 파형으로 단일의 송신기를 통해 송출된다.Referring to the timing diagram 300 of FIG. 3, the impulse signal 310 is transmitted through a single transmitter with the same waveform as 311.

도면부호 320에서 확인되는 입력신호는 송출된 임펄스 신호(310)가 수신기에 입력된 신호로서, 도면부호 321, 도면부호 322, 도면부호 323의 신호들로 수신될 수 있다.The input signal identified at reference numeral 320 may be received as the signal input to the receiver by the transmitted impulse signal 310, as signals 321, 322, and 323.

먼저, 도면부호 321의 신호는 시간 축을 고려했을 때, 가장먼저 입력된 신호로서, 송신기와 더 가까운 거리에 위치한 수신기에 입력된 신호에 해당한다.First, the signal 321 corresponds to a signal input to the receiver, which is the earliest input signal considering the time axis, and located at a distance closer to the transmitter.

도면부호 322의 신호는 시간 축을 고려했을 때, 도면부호 321의 신호 보다 늦게 입력된 신호로서, 송신기와 상대적으로 더 먼 거리에 위치한 수신기에 입력된 신호에 해당한다.The signal of reference numeral 322 corresponds to a signal input to the receiver located at a distance farther from the transmitter than the signal of reference numeral 321 when considering the time axis.

도면부호 323은 멀티패스 신호들로서(323) 송신기에서 송출되었지만, 반사 등의 이유에서 또 다른 경로를 통해서 입력되는 신호로서 도면부호 321 및 322에 해당하는 신호들보다 낮은 크기의 진폭을 갖는다.Reference numeral 323 denotes a signal that is transmitted from the transmitter as multipath signals 323, but has a magnitude lower than that of signals corresponding to reference numerals 321 and 322 as signals inputted through another path for reasons of reflection and the like.

도면부호 330은 엔벨롭 검출기(Envelope Detector, ED)의 출력에 해당하며, 제1 수신기의 입력신호에 대한 엔벨롭(331), 제2 수신기의 입력신호에 대한 엔벨롭(332)과 같이 엔벨로 검출이 가능하다. 또한, 엔벨롭 검출기는 멀티패스에 의한 신호들의 엔벨롭도 검출할 수 있다.Reference numeral 330 denotes an output of an envelope detector (ED), which includes an envelope 331 for the input signal of the first receiver and an envelope 332 for the input signal of the second receiver, Detection is possible. The envelope detector can also detect the envelope of the signals by multipath.

각 수신기는 각 엔벨롭에 대하여 비교기 등을 통해 디지털 형태의 펄스로 변환하고, 출력할 수 있다. 즉, 출력펄스(340)는 도면부호 341 및 도면부호 342에서 보는 바와 같이 디지털의 형태를 나타낸다.Each receiver can convert and output digital pulses for each envelope through a comparator or the like. That is, output pulse 340 represents a digital form, as shown at 341 and 342.

즉, 제1 출력펄스(342)는 송신기를 출발한 임펄스 신호가 제1 수신기에 도착 후 디지털 변환된 신호이고, 제2 출력펄스(342)는 송신기를 출발한 임펄스 신호가 제1 수신기에 도착 후 디지털 변환된 신호이다.That is, the first output pulse 342 is a signal obtained by digitally converting the impulse signal originating at the transmitter to the first receiver, and the second output pulse 342 is a signal obtained after the impulse signal from the transmitter arrives at the first receiver Digitally converted signal.

이때, 제1 수신기와 제2 수신기가 송신기로부터 동일한 거리에 위치하지 않기 때문에, 제1 출력펄스(342)와 제2 출력펄스(342) 간 시간차이가 발생한다.At this time, a time difference occurs between the first output pulse 342 and the second output pulse 342 because the first receiver and the second receiver are not located at the same distance from the transmitter.

앞서 설명한 [수학식 2]와 같이, 산출된 시간차이는 도착각도를 산출하는데, 이용된다.As described above, the calculated time difference is used to calculate the arrival angle.

도 4는 일실시예에 따른 수신기의 구조(400)를 설명하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a structure 400 of a receiver in accordance with one embodiment.

일실시예에 따른 수신기의 구조(400)를 살펴보면, 수신기는 단일 차동 저잡음 증폭기(410, SD LNA), 무선주파수 증폭기(420, RF AMP), 제곱기(430, Squarer), 기저 대역 증폭기(440, BB AMP), 비교기(450, Comparator)를 포함할 수 있다.A receiver 400 includes a single differential low noise amplifier 410, a radio frequency amplifier 420, a squarer 430, a baseband amplifier 440, , BB AMP), a comparator 450, and the like.

단일 차동 저잡음 증폭기(410, SD LNA)는 단일 종단 신호 대 차동 신호 변환을 위한 공통 소스 및 공통 게이트 아키텍처를 결합하고 차동 품질 및 이득을 향상시키기 위해 크로스 커플 링 구성을 사용하는 캐스코드 스테이지(cascode stage)를 사용한다.The single differential low noise amplifier 410 (SD LNA) combines a common source and common gate architecture for single-ended signal-to-differential signal conversion and a cascode stage using a cross-coupling configuration to improve differential quality and gain ) Is used.

또한, 무선주파수 증폭기(420, RF AMP)는 RF 스테이지를 제공하며, 더 많은 이득을 제공하기 위해 3단의 공통소스 앰프를 포함한다. 뿐만 아니라, 제곱기(430, Squarer)는 포락선 검파에 차동 제곱을 수행하는데 사용될 수 있다.In addition, radio frequency amplifier 420 (RF AMP) provides an RF stage and includes three stages of common source amplifiers to provide more gain. In addition, squarer (430, Squarer) can be used to perform differential squaring on envelope detection.

기저 대역 증폭기(440, BB AMP)는 상호 컨덕턴스를 향상시키기 위해 입력단으로 nMOS 및 pMOS 쌍을 적응시키고 전류 미러 아키텍처에 기반한 전류 모드 증폭이 채택된다.The baseband amplifier 440 (BB AMP) adapts the nMOS and pMOS pairs to the input stage to improve the transconductance and current mode amplification based on a current mirror architecture is employed.

또한, 비교기(450, Comparator)는 차동 슬라이서와 차동 단일 변환 증폭기를 사용하여 문턱 전압(Vthp, Vthn)을 비교하고, 비교 결과를 통해 검출된 엔벨롭을 디지털 형태의 펄스로 변환한다.Also, the comparator 450 compares the threshold voltage (Vthp, Vthn) using a differential slicer and a differential single conversion amplifier, and converts the detected envelope into a digital type pulse through the comparison result.

일례로, 송신기는 CMOS 시간 지연 및 결합기 회로가 있는 가우스 펄스 발생기를 사용하고 FCC 규정을 충족하는 3-5GHz UWB 펄스를 생성할 수 있다.For example, the transmitter can use a Gaussian pulse generator with CMOS time delay and combiner circuitry to generate 3-5 GHz UWB pulses that meet FCC regulations.

도 5 및 도 6은 일실시예에 따른 원거리 조건을 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are diagrams for explaining a remote condition according to an embodiment.

도 5의 실시예(500)를 참고하면, 도면부호 510은 산출된 시간차이(TD)와 제1 수신기(530) 및 제2 수신기(540) 간 거리(r)를 이용해서 도착각도를 산출하는 구체적인 방법을 나타낸다.Referring to the embodiment 500 of FIG. 5, reference numeral 510 denotes an arrival angle calculation unit that calculates an arrival angle using the calculated time difference TD and the distance r between the first receiver 530 and the second receiver 540 It shows the concrete method.

도면부호 510에서 보는 바와 같이, 아크코사인 수식(arccosine equation)을 이용해서 시간 차이에 따라 각도가 추정될 수 있다.As can be seen at 510, the angle can be estimated with time differences using an arccosine equation.

도착각도(receiving angle,

Figure 112016119126258-pat00003
)는 시간차이(time difference, TD)와 두 수신기에 의한 거리에 기반하여 [수학식 2]를 통해 계산될 수 있다.The receiving angle (receiving angle,
Figure 112016119126258-pat00003
Can be calculated through Equation (2) based on the time difference (TD) and the distance between the two receivers.

시간차이(time difference, TD)는 도면부호 550으로 식별되는 거리로 표현될 수도 있다.The time difference (TD) may be represented by the distance identified by reference numeral 550.

여기서 c는 빛의 속도에 해당하고, 각도는 원거리 조건이 [수학식 1]을 만족하는 경우에 측정될 수 있다. 여기서 d는 송신기와 수신기들 간 직선거리(straight-line distance)이고,

Figure 112016119126258-pat00004
는 송신기가 출력하는 임펄스의 파장을 나타낸다.Where c corresponds to the speed of light, and the angle can be measured when the far-field condition satisfies (Equation 1). Where d is the straight-line distance between the transmitter and the receiver,
Figure 112016119126258-pat00004
Represents the wavelength of the impulse output from the transmitter.

임펄스 신호의 파장은 [수학식 3]을 통해 계산될 수 있다.The wavelength of the impulse signal can be calculated through Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112016119126258-pat00005
Figure 112016119126258-pat00005

[수학식 3]에서 c는 빛의 속도, f는 임펄스 신호의 주파수로 해석될 수 있다.In Equation (3), c is the speed of light and f is the frequency of the impulse signal.

예를 들어, 두 수신기들 간 거리(r)를 0.02m로 설정한다면, 임펄스 신호의 주파수는 3.5GHz이다. 이때, 원거리 조건은 두 수신기들 간 거리(r)와 송신기의 거리(d)가 0.9cm을 초과하는 범위로 정의될 수 있다.For example, if you set the distance r between two receivers to 0.02 m, the frequency of the impulse signal is 3.5 GHz. In this case, the distance condition may be defined as a range in which the distance r between the two receivers and the distance d between the receivers exceeds 0.9 cm.

즉, 거리(d)가 클수록 원거리 오차는 줄어든다.That is, the larger the distance d, the smaller the distance error.

따라서, 도면부호 510에서 보는 바와 같이, 원거리 조건은 거리(d)가 거리(r)보다 훨씬 더 멀리 있는 경우에 대해 송신기(520)와 제1 수신기(530)를 연결하는 선과 송신기(520)와 수신기(540)를 연결하는 선이 서로 평행을 이룰 수 있다는 점을 나타낸다.Thus, as shown at 510, the far-field condition may include a line connecting the transmitter 520 and the first receiver 530 to the transmitter 520 and a line connecting the transmitter 520 and the second receiver 530 when the distance d is farther than the distance r. And the lines connecting the receiver 540 can be parallel to each other.

원거리 조건을 만족하는 상태에서 획득한 각도는

Figure 112016119126258-pat00006
이지만, 실제로 추정하려는 각도는
Figure 112016119126258-pat00007
이다.The angle obtained when satisfying the distant condition is
Figure 112016119126258-pat00006
, But the actual angle to be estimated is
Figure 112016119126258-pat00007
to be.

따라서, 원거리 오류는 각도

Figure 112016119126258-pat00008
Figure 112016119126258-pat00009
의 차이에 비례한다.Therefore,
Figure 112016119126258-pat00008
Wow
Figure 112016119126258-pat00009
.

원거리 오류는 [수학식 4]를 통해 계산될 수 있다.The far error can be calculated via Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

원거리 오류(Far Field Error) =

Figure 112016119126258-pat00010
-
Figure 112016119126258-pat00011
,Far Field Error =
Figure 112016119126258-pat00010
-
Figure 112016119126258-pat00011
,

Figure 112016119126258-pat00012
Figure 112016119126258-pat00012

Figure 112016119126258-pat00013
Figure 112016119126258-pat00013

[수학식 4]에서, x1은 제1 수신기에 대한 x좌표이고, y1은 제1 수신기에 대한 y좌표로 해석될 수 있다.In Equation (4), x1 is the x-coordinate for the first receiver and y1 is the y-coordinate for the first receiver.

Figure 112016119126258-pat00014
는 실제 각도를 위한 정확한 추정을 위해 획득되어야 한다. 그러나, 송신기와 제1 수신기 사이의 거리나 송신기와 제2 수신기 사이의 거리를 알 수 없다면,
Figure 112016119126258-pat00015
는 획득될 수 없다.
Figure 112016119126258-pat00014
Should be obtained for accurate estimation of the actual angle. However, if the distance between the transmitter and the first receiver or the distance between the transmitter and the second receiver is unknown,
Figure 112016119126258-pat00015
Can not be obtained.

그러나, 원거리 조건을 가정한다면, 송신기와 수신기 간 각도가 수신 시간의 차이 만으로 획득된다고 할 수 있을 만큼

Figure 112016119126258-pat00016
Figure 112016119126258-pat00017
의 차이는 무시할 정도로 작다.However, assuming a remote condition, it can be said that the angle between the transmitter and the receiver is obtained only by the difference in the reception time
Figure 112016119126258-pat00016
Wow
Figure 112016119126258-pat00017
Is negligibly small.

도 6의 그래프(600)를 참고하면, 거리(d)와 거리(r)의 다양한 비율들에 대한 원거리 오류 값을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.Referring to graph 600 of FIG. 6, the results of simulating far-range error values for various ratios of distance d and distance r are shown.

그래프(600)의 가로축은 거리(d)와 거리(r)의 비율이고, 세로축은 원거리 오류를 나타내고 있다.The horizontal axis of the graph 600 is the ratio of the distance d to the distance r, and the vertical axis represents the distance error.

즉, 거리(d)와 거리(r)의 비율이 커질수록 원거리 오류는 감소하는데, 원거리 오류가 무시될 수 있는 수준인 '1°'은 거리(d)와 거리(r)의 비율이 대략 29인 지점 이후인 것으로 나타난다.That is, as the ratio between the distance d and the distance r becomes larger, the distance error decreases. In the case where the distance error is negligible, the ratio of the distance d to the distance r is about 29 In-point.

즉, 거리(d)가 거리(r)에 비해 29배 이상 멀어지는 경우, 원거리 에러가 무시될 정도로 작아질 수 있다는 점을 나타낸다.That is, when the distance d is 29 times or more distance from the distance r, it means that the distance error can be made negligibly small.

한편, 각도 분해능(angle resolution)은 로컬리제이션에 중요한 영향을 주는 요소이다.On the other hand, angle resolution is an important factor in localization.

각도 분해능(angle resolution)은 거리(r)과 측정된 시간차의 시간 분해능(t)에 의해서 산출될 수 있다.The angle resolution can be calculated by the distance r and the time resolution of the measured time difference t.

구체적으로는,Specifically,

제1 수신기와 제2 수신기 간 시간차이는 0°-90°의 각도로 0[s]-r/c[s]에서 변할 수 있다. 시간 분해능을

Figure 112016119126258-pat00018
라고 정의하면 각도 분해능(
Figure 112016119126258-pat00019
)에 대해 다음 방정식이 산출될 수 있다.The time difference between the first receiver and the second receiver may vary from 0 [deg] to -90 [deg.] At 0 [s] -r / c [s]. Time resolution
Figure 112016119126258-pat00018
The angular resolution (
Figure 112016119126258-pat00019
The following equation can be calculated.

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112016119126258-pat00020
Figure 112016119126258-pat00020

[수학식 5]에서 알 수 있듯이, 수신기 간 거리가 클수록 각도 분해능이 좋고 시간 분해능이 낮을수록 각도 분해능이 좋음을 알 수 있다.As can be seen from Equation (5), it can be seen that the larger the distance between the receivers, the better the angular resolution and the lower the temporal resolution, the better the angular resolution.

따라서, 각도 분해능을 향상시키기 위해서는 시간 분해능을 향상 시키거나 수신기 간 거리(r)를 늘려야 한다.Therefore, in order to improve the angular resolution, it is necessary to improve the time resolution or to increase the distance r between the receivers.

각도 추정 정확도는 원거리 오류와 각도 분해능을 고려하여 거리(d) 및 거리(r)의 영향을 받을 수 있다.The angle estimation accuracy can be influenced by the distance (d) and the distance (r) in consideration of the distance error and the angular resolution.

한편, 시간차이는 높은 분해능을 갖는 TDC(time to digital converter)에 활용될 수 있다.On the other hand, the time difference can be utilized in a TDC (time to digital converter) having a high resolution.

TDC 설계의 최근 성취가 낮은 타이밍 지터로 타이밍 해상도가 피코 초에 도달한다는 것을 보여주기 때문에, 0.5ps의 시간 분해능은 시간차이와 관련한 연산에서 정밀도를 높일 수 있다.Since the recent achievement of the TDC design shows that timing resolution reaches picoseconds with low timing jitter, a time resolution of 0.5 ps can increase precision in calculations related to time differences.

TDC의 타이밍 지터(

Figure 112016119126258-pat00021
tot_jitter)에 대한 오류는 [수학식 6]으로 표현될 수 있다.Timing jitter of TDC (
Figure 112016119126258-pat00021
The error for tot_jitter can be expressed by Equation (6).

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112016119126258-pat00022
Figure 112016119126258-pat00022

[수학식 6]에서 i, jitter는 TDC에서 i 번째 지연 라인의 지터 잡음의 표준 편차, N은 지연 라인의 스테이지 수로 해석될 수 있다.In Equation (6) i, jitter can be interpreted as the standard deviation of the jitter noise of the ith delay line in the TDC, and N can be interpreted as the number of stages of the delay line.

참고로, 지터의 해당 각도 오차 (

Figure 112016119126258-pat00024
error_jitter)는 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.For reference, the angular error of the jitter (
Figure 112016119126258-pat00024
error_jitter) can be expressed by Equation (7).

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure 112016119126258-pat00025
Figure 112016119126258-pat00025

도 7은 일실시예에 따른 도착각도 산출 방법을 설명하는 도면이다.7 is a diagram for explaining an arrival angle calculating method according to an embodiment.

일실시예에 따른 도착각도 산출 방법은 임펄스 신호가 제1 수신기 및 제2 수신기에 도착하는데 소요된 각각의 시간정보를 추출할 수 있다(단계 710). 일례로, 도착각도 산출 방법은 단일의 송신기에서 송출되는 임펄스 신호가 제1 수신기 및 제2 수신기에 도착하는데 소요된 각각의 시간정보를 추출할 수 있다.An arrival angle calculation method according to an exemplary embodiment may extract each time information required for the impulse signal to arrive at the first receiver and the second receiver (step 710). For example, the arrival angle calculation method can extract each time information required for an impulse signal transmitted from a single transmitter to arrive at the first receiver and the second receiver.

일례로, 도착각도 산출 방법은 제1 수신기 및 제2 수신기에 수신된 상기 임펄스 신호에서 멀티패스에 의한 잡음을 제거하고, 잡음이 제거된 임펄스 신호에서 엔벨롭을 검출하며, 검출된 엔벨롭을 이용하여 상기 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환하고, 검출된 엔벨롭을 이용하여 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.For example, the arrival angle calculating method may include multiplying the impulse signal received by the first and second receivers by noise, detecting the envelope in the noise-removed impulse signal, and using the detected envelope Converts the impulse signal into a digital signal, and converts the impulse signal into a digital signal using the detected envelope.

일실시예에 따른 도착각도 산출 방법은 시간차이를 계산할 수 있다(단계 720).An arrival angle calculation method according to an embodiment may calculate a time difference (step 720).

일실시예에 따른 도착각도 산출 방법은 시간차이가 원거리 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다(단계 730).The method of calculating an arrival angle according to an exemplary embodiment may determine whether the time difference satisfies a remote condition (step 730).

일실시예에 따른 도착각도 산출 방법은 도착각도를 산출할 수 있다(단계 740). 도착각도 산출 방법은 계산된 시간차이와 제1 수신기와 제2 수신기 간 거리를 이용해서 임펄스 신호가 제1 수신기 및 제2 수신기로 입사하는 도착각도를 산출할 수 있다.The method of calculating an arrival angle according to an exemplary embodiment may calculate an arrival angle (step 740). The arrival angle calculating method can calculate the arrival angle at which the impulse signal enters the first receiver and the second receiver using the calculated time difference and the distance between the first receiver and the second receiver.

일례로, 도착각도 산출 방법은 계산된 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 경우에 도착각도를 산출할 수 있다.For example, the arrival angle calculation method can calculate the arrival angle when the calculated time difference satisfies the far-eld condition.

또한, 다른 일례로 도착각도 산출 방법은 계산된 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하지 않는 경우에는 산출한 도착각도의 차이를 이용해서, 산출한 도착각도에서 원거리 에러를 보정할 수 있다.In another example, when the calculated time difference does not satisfy the far-eld condition, the calculation of the arrival angle can correct the distance error from the calculated arrival angle using the difference in the calculated arrival angle have.

일실시예에 따르면, 원거리 조건(far-eld condition)은 제1 거리 및 제2 거리 간 비율에 따라 구분될 수 있는데, 이때 제1 거리는 제1 수신기와 제2 수신기 간 거리이고, 제2 거리는 송신기에서 제1 수신기 및 제2 수신기의 중간 지점까지의 거리이다.According to one embodiment, a far-eld condition may be distinguished according to a ratio between a first distance and a second distance, wherein the first distance is a distance between the first receiver and the second receiver, To the intermediate point of the first receiver and the second receiver.

일실시예에 따른 도착각도 산출 방법은 제2 거리가, 제1 거리의 제곱된 값에 상수배한 값과 상기 임펄스 신호의 파장 간 비율 이상인 경우에 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다.The method of calculating an arrival angle according to an embodiment is characterized in that the second distance satisfies the far-eld condition when the ratio is equal to or greater than a value obtained by multiplying a squared value of the first distance by a constant and a ratio between wavelengths of the impulse signal Can be determined.

결국, 본 발명에 따르면, 도착각도의 측정을 위해 시간 기반 접근법을 사용하여 하드웨어 복잡성을 줄이고 구현을 간소할 수 있고, 원거리 조건과 원거리 에러를 이용하여 도착각도를 측정함으로써, 도착각도 측정에 따른 정확도를 높일 수 있다.As a result, according to the present invention, a time-based approach for measuring the arrival angle can be used to reduce hardware complexity and simplify implementation, and by measuring the arrival angle using remote conditions and remote errors, .

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

200: 프로세서 210: 추출부
220: 계산부 230: 도착각도 산출부
200: processor 210:
220: calculation unit 230: arrival angle calculation unit

Claims (15)

단일의 송신기에서 송출되는 임펄스 신호가 제1 수신기 및 제2 수신기에 도착하는데 소요된 각각의 시간정보를 추출하는 추출부;
상기 추출된 각각의 시간정보로부터 시간차이를 계산하는 계산부; 및
상기 계산된 시간차이와 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 간 거리를 이용해서 상기 임펄스 신호가 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 입사하는 도착각도를 산출하는 도착각도 산출부를 포함하고,
상기 도착각도 산출부는,
상기 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하되, 제2 거리가, 제1 거리의 제곱된 값에 상수배한 값과 상기 임펄스 신호의 파장 간 비율 이상인 경우에 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 것으로 판단하여 상기 도착각도를 산출하며,
상기 제1 거리는, 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 간 거리이고,
상기 제2 거리는, 상기 단일의 송신기에서 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 중에서 적어도 하나와의 거리인
도착각도를 산출하는 프로세서.
An extracting unit for extracting time information required for an impulse signal sent from a single transmitter to arrive at a first receiver and a second receiver;
A calculation unit for calculating a time difference from each extracted time information; And
And an arrival angle calculation unit for calculating an arrival angle at which the impulse signal is incident on the first receiver and the second receiver using the calculated time difference and the distance between the first receiver and the second receiver,
The arrival angle calculating unit calculates,
Determining whether the time difference satisfies a far-eld condition, and when the second distance is equal to or greater than a ratio between a value obtained by multiplying the squared value of the first distance by a constant and a wavelength of the impulse signal, Calculates the arrival angle by determining that the condition (far-eld condition) is satisfied,
Wherein the first distance is a distance between the first receiver and the second receiver,
Wherein the second distance is a distance from at least one of the first receiver and the second receiver in the single transmitter
A processor that calculates an angle of arrival.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 도착각도 산출부는,
상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하지 않는 경우에 상기 산출한 도착각도의 차이를 이용해서 원거리 오류(far-eld error)를 산출하고, 상기 산출된 원거리 오류로 상기 산출한 도착각도 중에서 적어도 하나를 보정하는 것을 특징으로 하는 프로세서.
The method according to claim 1,
The arrival angle calculating unit calculates,
And calculates a far-eld error using the calculated difference of the arrival angles when the far-eld condition is not satisfied, and calculates at least one of the calculated arrival angles Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
제1항에 있어서,
상기 원거리 조건(far-eld condition)은,
상기 제1 거리 및 상기 제2 거리 간 비율에 따라 구분되는 것을 특징으로 하는 프로세서.
The method according to claim 1,
The far-eld condition may be, for example,
Wherein the distance is determined according to a ratio between the first distance and the second distance.
삭제delete 제4항에 있어서,
상기 도착각도 산출부는,
상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 경우에
상기 시간차이와 상기 제1 거리의 비율을 아크코사인 연산하고, 상기 아크코사인 연산된 각도에 기초하여 상기 도착각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 프로세서.
5. The method of claim 4,
The arrival angle calculating unit calculates,
If the far-eld condition is satisfied
Arccosine computing the ratio of the time difference to the first distance, and calculating the arrival angle based on the arccosine-calculated angle.
제1항에 있어서,
상기 추출부는,
상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 수신된 상기 임펄스 신호에서 멀티패스에 의한 잡음을 제거하는 잡음 제거기;
상기 잡음이 제거된 임펄스 신호에서 엔벨롭을 검출하는 엔벨롭 검출기; 및
상기 검출된 엔벨롭을 이용하여 상기 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환하는 비교기
를 포함하는 프로세서.
The method according to claim 1,
The extracting unit extracts,
A noise canceller for removing multipath noise from the impulse signal received at the first receiver and the second receiver;
An envelope detector for detecting an envelope in the noise canceled impulse signal; And
A comparator for converting the impulse signal into a digital signal using the detected envelope,
≪ / RTI >
임펄스 신호를 송출하는 송신기;
상기 송출되는 임펄스 신호를 제1 시간에 수신하는 제1 수신기;
상기 제1 수신기와 제1 거리만큼 떨어져 있고, 상기 송출되는 임펄스 신호를 제2 시간에 수신하는 제2 수신기; 및
상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기가 각각 수신한 상기 임펄스 신호에 대한 시간차이에 기초하여, 상기 임펄스 신호가 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 입사하는 도착각도를 산출하는 프로세서
를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하되, 제2 거리가, 상기 제1 거리의 제곱된 값에 상수배한 값과 상기 임펄스 신호의 파장 간 비율 이상인 경우에 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 것으로 판단하여 상기 도착각도를 산출하며,
상기 제2 거리는, 상기 송신기에서 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 중에서 적어도 하나와의 거리인 도착각도 산출 시스템.
A transmitter for transmitting an impulse signal;
A first receiver for receiving the transmitted impulse signal at a first time;
A second receiver spaced a first distance from the first receiver and receiving the transmitted impulse signal at a second time; And
Calculating an arrival angle at which the impulse signal is incident on the first receiver and the second receiver based on a time difference between the impulse signal received by the first receiver and the impulse signal received by the second receiver,
Lt; / RTI >
Wherein the processor is further configured to determine whether the time difference satisfies a far-eld condition, wherein the second distance is greater than a ratio between a value multiplied by a constant of the squared value of the first distance and a wavelength of the impulse signal The controller determines that the far-eld condition is satisfied and calculates the arrival angle,
Wherein the second distance is a distance from the transmitter to at least one of the first receiver and the second receiver.
제8항에 있어서,
상기 원거리 조건(far-eld condition)은,
상기 제1 거리 및 상기 제2 거리 간 비율에 따라 구분되는 것을 특징으로 하는 도착각도 산출 시스템.
9. The method of claim 8,
The far-eld condition may be, for example,
And the distance between the first distance and the second distance is divided according to the ratio between the first distance and the second distance.
삭제delete 프로세서를 이용하는 도착각도의 산출 방법에 있어서,
추출부에서, 단일의 송신기에서 송출되는 임펄스 신호가 제1 수신기 및 제2 수신기에 도착하는데 소요된 각각의 시간정보를 추출하는 단계;
계산부에서, 상기 추출된 각각의 시간정보로부터 시간차이를 계산하는 단계; 및
도착각도 산출부에서, 상기 계산된 시간차이와 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 간 거리를 이용해서 상기 임펄스 신호가 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기로 입사하는 도착각도를 산출하는 단계를 포함하고,
상기 도착각도를 산출하는 단계는,
상기 시간차이가 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
제2 거리가, 제1 거리의 제곱된 값에 상수배한 값과 상기 임펄스 신호의 파장 간 비율 이상인 경우에 상기 원거리 조건(far-eld condition)을 만족하는 것으로 판단하여 상기 도착각도를 산출하는 단계를 포함하며,
상기 제1 거리는, 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 간 거리이고,
상기 제2 거리는, 상기 단일의 송신기에서 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기 중에서 적어도 하나와의 거리인
도착각도 산출 방법.
A method for calculating an arrival angle using a processor,
Extracting each piece of time information required for the impulse signal sent from the single transmitter to arrive at the first receiver and the second receiver at the extracting unit;
Calculating, in the calculation unit, a time difference from each extracted time information; And
And calculating an arrival angle at which the impulse signal is incident on the first receiver and the second receiver using the calculated time difference and the distance between the first receiver and the second receiver in the arrival angle calculating unit and,
The step of calculating the arrival angle comprises:
Determining whether the time difference satisfies a far-eld condition; And
Calculating the arrival angle by determining that the second distance satisfies the far-eld condition when the ratio is equal to or greater than the ratio between the value obtained by multiplying the squared value of the first distance by the wavelength and the wavelength of the impulse signal, / RTI >
Wherein the first distance is a distance between the first receiver and the second receiver,
Wherein the second distance is a distance from at least one of the first receiver and the second receiver in the single transmitter
How to calculate the angle of arrival.
삭제delete 제11항에 있어서,
상기 원거리 조건(far-eld condition)은,
상기 제1 거리 및 상기 제2 거리 간 비율에 따라 구분되는 것을 특징으로 하는 도착각도 산출 방법.
12. The method of claim 11,
The far-eld condition may be, for example,
Wherein the distance between the first distance and the second distance is determined according to a ratio between the first distance and the second distance.
삭제delete 제11항에 있어서,
상기 시간정보를 추출하는 단계는,
상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기에 수신된 상기 임펄스 신호에서 멀티패스에 의한 잡음을 제거하는 단계;
상기 잡음이 제거된 임펄스 신호에서 엔벨롭을 검출하는 단계;
상기 검출된 엔벨롭을 이용하여 상기 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
상기 검출된 엔벨롭을 이용하여 상기 임펄스 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계
를 포함하는 도착각도 산출 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the extracting the time information comprises:
Removing noise due to multipath in the impulse signal received at the first receiver and the second receiver;
Detecting an envelope in the noise-removed impulse signal;
Converting the impulse signal into a digital signal using the detected envelope; And
Converting the impulse signal into a digital signal using the detected envelope
And calculating an arrival angle.
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