KR101886566B1 - 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 방법 및 장치 - Google Patents

레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 장치는 도로를 주행 중인 차량의 모노펄스 레이더(monopulse radar)를 이용하여 수신되는 신호에서 객체를 검출하는 객체 검출부, 각 수신 신호별로 검출된 객체의 데이터를 미리 설정된 거리 간격으로 배열하고, 상기 배열된 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하여, 상기 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터를 생성하는 객체별 누적 데이터 생성부, 미리 설정된 사이즈의 픽셀을 이용하여 특정 공간의 절대 좌표를 생성하고, 상기 객체별 누적 데이터를 상기 특정 공간의 좌표 - x, y, z 및 신호의 크기(amplitude)를 포함함 - 로 변환하는 좌표 변환부, 상기 변환된 각 객체별 좌표를 상기 픽셀의 위치 값으로 변환하고, 상기 변환된 위치 값에 상응하는 픽셀에 상기 신호의 크기 값을 할당하는 픽셀별 데이터 할당부 및 상기 각 픽셀의 위치와 상기 각 픽셀에 할당된 신호의 크기 값을 이용하여 상기 도로의 형상을 이미지로 생성하는 도로 형상 이미지 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING IMAGE OF ROAD CONFIGURATION USING RADAR}
본 발명은 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 기술에 관한 것이다.
최근 자율 주행 자동차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 자율 주행 자동차는 여러 가지 센서를 이용하여 주행 경로에 존재하는 다양한 객체(장애물)들을 감지하고, 이들을 회피하면서 원하는 목적지까지 스스로 이동할 수 있는 자동차를 의미하며, 이러한 자율 주행 자동차에서 이용하는 주요한 센서가 바로 레이더(radar)이다.
이러한 레이더는 도로의 형상화에도 활용되는데, 종래의 레이더를 이용한 도로 형상화 기술은 스캔 레이더를 이용하여 다양한 방위에서 신호를 수신하며, 복잡한 데이터 재배열 및 압축 과정을 거쳐 도로를 형상화한 이미지를 생성한다.
그러나 스캔 레이더는 크기가 크고 전자적으로 송신 신호의 방향을 형성하는 고난이도의 기술이 필요하며, 회전 방식의 경우는 안테나 회전을 위한 추가적인 장치와 그에 따른 전력 소모 및 데이터 처리가 필요한 단점이 있다.
이에, 레이더의 크기를 줄이고, 별도의 스캔 과정이 필요 없이 일정한 방위에서 데이터를 수신하여 상대적으로 간소한 데이터 재배열을 통해 도로를 형상화한 이미지를 제공하는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이더의 크기를 줄이고, 별도의 스캔 과정이 필요 없이 일정한 방위에서 데이터를 수신하여 상대적으로 간소한 데이터 재배열을 통해 도로를 형상화한 이미지를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 장치는 도로를 주행 중인 차량의 모노펄스 레이더(monopulse radar)를 이용하여 수신되는 신호에서 객체를 검출하는 객체 검출부, 각 수신 신호별로 검출된 객체의 데이터를 미리 설정된 거리 간격으로 배열하고, 상기 배열된 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하여, 상기 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터를 생성하는 객체별 누적 데이터 생성부, 미리 설정된 사이즈의 픽셀을 이용하여 특정 공간의 절대 좌표를 생성하고, 상기 객체별 누적 데이터를 상기 특정 공간의 좌표 - x, y, z 및 신호의 크기(amplitude)를 포함함 - 로 변환하는 좌표 변환부, 상기 변환된 각 객체별 좌표를 상기 픽셀의 위치 값으로 변환하고, 상기 변환된 위치 값에 상응하는 픽셀에 상기 신호의 크기 값을 할당하는 픽셀별 데이터 할당부 및 상기 각 픽셀의 위치와 상기 각 픽셀에 할당된 신호의 크기 값을 이용하여 상기 도로의 형상을 이미지로 생성하는 도로 형상 이미지 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 형상을 이미지로 제공하는 장치가 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 방법은 (a) 도로를 주행 중인 차량의 모노펄스 레이더(monopulse radar)를 이용하여 수신되는 신호에서 객체를 검출하는 단계, (b) 각 수신 신호별로 검출된 객체의 데이터를 미리 설정된 거리 간격으로 배열하고, 상기 배열된 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하여, 상기 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터를 생성하는 단계, (c) 미리 설정된 사이즈의 픽셀을 이용하여 특정 공간의 절대 좌표를 생성하고, 상기 객체별 누적 데이터를 상기 특정 공간의 좌표 - x, y, z 및 신호의 크기(amplitude)를 포함함 - 로 변환하는 단계, (d) 상기 변환된 각 객체별 좌표를 상기 픽셀의 위치 값으로 변환하고, 상기 변환된 위치 값에 상응하는 픽셀에 상기 신호의 크기 값을 할당하는 단계 및 (e) 상기 각 픽셀의 위치와 상기 각 픽셀에 할당된 신호의 크기 값을 이용하여 상기 도로의 형상을 이미지로 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 스캔을 위한 레이더 장치의 크기에 비해 매우 작은 크기로 구현이 가능하다.
또한, 장치의 크기가 감소되어 설치 위치의 제약을 받지 않기 때문에 차량의 다양한 위치에 설치가 가능하다.
또한, 별도의 스캔 과정이 필요 없이 일정한 방위에서 데이터를 수신하여 상대적으로 간소한 데이터 재배열이 가능하므로 신호 처리 과정이 단순하여 보다 빠른 도로 형상화 이미지를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 형상 이미지 제공 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 객체별 누적 데이터의 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀별로 데이터를 할당하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도로의 형상을 나타내는 스캐터 이미지를 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로의 형상을 나타낸 스캐터 이미지와 실제 도로를 비교한 결과이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 시스템은 레이더(100) 및 도로 형상 이미지 제공 장치(200)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 간략히 설명하면, 레이더(100)는 하나의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나를 포함하는 모노펄스 레이더(monopulse radar)를 사용할 수 있다.
참고로 ‘모노펄스’라는 단어는 하나의 펄스로 방위각과 고각평면에서 동시에 타겟의 위치를 탐지할 수 있는 안테나의 능력으로부터 붙여진 이름이다.
레이더(100)는 차량이 도로를 주행 시 도로 주변이나 도로 상에 존재하는 객체들, 즉 차량과 비(非)차량으로부터 반사되는 신호를 수신하도록 차량의 소정 위치에 설치될 수 있다.
한편, 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 레이더(100)의 수신 신호에서 객체를 검출하여 각 객체의 데이터(차량으로부터의 거리, 각도, 속도, 신호의 크기 등)를 계산하고, 각 객체의 데이터를 특정 공간(예를 들어 유클리디안 공간)의 절대 좌표를 구성하는 미리 설정된 사이즈의 픽셀에 할당할 수 있으며, 각 픽셀의 위치와 각 픽셀에 누적되어 할당된 신호의 크기에 기초하여 도로의 형상을 이미지로 제공할 수 있다.
즉, 본 발명의 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 레이더(100)의 수신 신호에서 검출된 객체의 데이터를 특정 공간의 절대 좌표를 구성하는 미리 설정된 사이즈의 픽셀에 재배열하여 도로의 형상을 이미지로 제공함으로써, 신호 처리 과정을 단순화시켜 보다 빠른 속도로 도로의 형상을 이미지로 제공할 수 있다.
‘도로’는 차량이 빠른 속도로 주행하는 곳으로서, 네비게이션 장치 등에 등록되지 않은 도로를 야간에 주행하는 경우 등 안전 운전을 위해 운전자에게 도로의 형상을 신속하게 제공해야 할 경우, 본 발병이 매우 유용하게 활용될 수 있다.
물론, 최근 많은 연구가 진행되는 자율 주행 차량의 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다.
이하 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 형상 이미지 제공 장치(200)를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 형상 이미지 제공 장치(200)의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 객체 검출부(210), 객체별 누적 데이터 생성부(220), 좌표 변환부(230), 픽셀별 데이터 할당부(240), 도로 형상 이미지 생성부(250), 제어부(260) 및 저장부(270)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 객체 검출부(210)는 레이더(100)의 복수의 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호에서 객체를 검출하고, 검출된 객체의 데이터를 저장할 수 있다.
이를 위해 객체 검출부(210)는 레이더(100)의 수신 신호들에 고속퓨리에변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 적용하여 주파수 영역으로 변환할 수 있으며, 주파수 영역으로 변환된 데이터를 이용하여 차량으로부터 각 객체까지의 거리를 계산하고, 위상차를 이용하여 각 객체에 대한 방위각을 계산할 수 있다.
여기서 방위각의 계산은 모노펄스 레이더의 위상차를 이용할 수 있으며, 이에 대한 계산 방법은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
객체 검출부(210)는 객체에 대한 거리와 방위각(좌우 방위 및 상하 방위), 그리고 신호 크기 및 속도 등을 포함하는 객체의 데이터를 저장할 수 있다.
참고로, 레이더(210)의 수신 신호는 거리에 따라서 신호의 크기가 감소하는데, 객체 검출부(210)는 정규화를 통해 거리에 따른 신호의 감쇄를 보정할 수 있다.
한편, 객체별 누적 데이터 생성부(220)는 객체 검출부(210)에서 각 수신 신호별로 검출되어 저장된 객체의 데이터를 미리 설정된 거리 간격으로 배열하고, 배열된 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하여, 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터를 생성할 수 있다.
이하, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 객체별 누적 데이터 생성부(220)의 동작을 상세히 설명하도록 한다.
참고로 도 3a 및 도 3b에서, 수신 신호는 Sn으로 표시하였고, 수신 신호의 수는 총 5회, 즉 S1~S5이다. 각 수신 신호에서 검출되는 객체는 수신 신호의 순서(S1~S5)와 알파벳 순(A~E)으로 매칭시켜 표시하였으며, 차량은 직선 도로를 주행하고 있는 상태이다.
객체별 누적 데이터 생성부(220)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 객체 검출부(210)에서 각 수신 신호에서 검출되어 저장된 객체의 데이터를 미리 설정된 거리 간격으로 배열할 수 있다.
여기서 객체의 데이터를 배열하는 거리 간격은 차량의 속도와 샘플링 레이트에 기초하여 설정될 수 있다.
일 실시예로서, 도 3a에서는 0.6m 간격으로 객체의 데이터를 배열하되, 차량이 1.8m를 이동할 때마다 신호를 수신하고 있음을 나타낸다.
또한, 객체별 누적 데이터 생성부(220)는 도 3a과 같이 배열된 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하여 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터(In)를 생성할 수 있다.
여기서 각 객체의 데이터를 합산하는 수신 신호의 수는 차량의 속도와 샘플링 레이트에 기초하여 설정될 수 있으며, 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 각 객체의 데이터를 합산한 결과는 해당 객체에 대한 신호의 세기를 합산한 결과일 수 있다.
일 실시예로서, 도 3b에서는 각 객체의 데이터를 합산하는 수신 신호의 수가 3개이며, 미리 설정된 수신 신호의 수로 각 객체의 데이터를 합산하는 지점은 신호가 수신되는 지점이다.
도 3b를 살펴보면, 각 객체의 데이터를 합산하는 수신 신호의 수가 3개이므로, S1과 S2에서는 각 객체의 데이터를 합산할 수 없고, S3가 수신되는 4.2m 지점부터 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수(3개) 만큼 합산하여 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터(I1)를 생성할 수 있다.
이후, S4가 수신되는 6m 지점부터 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수(3개) 만큼 합산하여 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터(I2)를 생성할 수 있으며, 이후 S5가 수신되는 7.8m 지점부터 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수(3개) 만큼 합산하여 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터(I3)를 생성할 수 있다.
이와 같이 각 객체별 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하는 이유는 동일한 객체에 대하여 수신 신호마다 측정되는 신호의 크기가 다를 수 있기 때문에, 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하여 신호의 크기를 누적시켜 매치드 필터(matched filter)의 효과를 얻기 위함이다.
한편, 좌표 변환부(230)는 미리 설정된 사이즈의 픽셀을 이용하여 특정 공간의 절대 좌표를 생성할 수 있으며, 객체별 누적 데이터 생성부(220)에서 생성된 객체별 누적 데이터(In)를 상기 특정 공간의 좌표로 변환할 수 있다.
여기서 ‘특정 공간’은 ‘유클리디안 공간’일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 유클리디안 공간의 좌표는 x, y, z 및 신호의 크기(amplitude)로 나타낼 수 있다.
각 객체별 누적된 데이터는 각 객체의 거리, 방위각, 속도, 신호의 크기 등을 포함하고 있으므로, 좌표 변환부(230)는 이에 기초하여 객체별 누적 데이터(In)를 유클리디안 공간의 좌표로 변환할 수 있다.
참고로, 유클리디안 공간의 좌표에서 x, y는 객체의 2차원 위치를 z는 도로의 경사를 나타내는데 이용할 수 있다.
한편, 픽셀별 데이터 할당부(240)는 좌표 변환부(230)에서 변환된 각 객체별 유클리디안 공간의 좌표를 유클리디안 공간의 절대 좌표인 픽셀의 위치 값으로 변환하고, 변환된 위치 값에 상응하는 픽셀에 해당 객체의 신호의 크기 값을 할당할 수 있다.
여기서 픽셀별 데이터 할당부(240)는 각 객체별 좌표를 픽셀의 위치 값으로 변환 시 각 객체별 좌표를 근사화시켜 변환할 수 있으며, 근사화의 일 실시예로서 반올림 방식을 적용할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 픽셀별 데이터 할당부(240)의 동작을 설명하도록 한다.
도 4에서, 유클리드 공간의 절대 좌표를 구성하는 픽셀의 사이즈가 1×1×1 이고, 제1 객체의 좌표가 (1.2, 2.4, 0, 1)인 경우 픽셀 데이터 할당부(240)는 이 좌표에 반올림을 적용하여 (1, 2, 0, 1)의 픽셀 위치 값으로 변환하고, (1, 2, 0)의 위치 값을 가지는 픽셀에 신호의 크기 값 1을 할당할 수 있다.
또한, 제2 객체의 좌표가 (0.8, 2.2, 0.2, 3)인 경우 픽셀 데이터 할당부(240)는 이 좌표에 반올림을 적용하여 (1, 2, 0, 3)의 픽셀 위치 값으로 변환하고, (1, 2, 0)의 위치 값을 가지는 픽셀에 신호의 크기 값 3을 할당할 수 있다.
여기서 상기 제1 객체와 제2 객체는 모두 동일한 픽셀, 즉 위치가 (1, 2, 0)인 픽셀에 중복되어 할당되는데, 이 경우 픽셀 데이터 할당부(240)는 신호의 크기 값을 누적시킬 수 있다.
따라서, 제1 객체와 제2 객체가 할당된 (1, 2, 0) 위치의 픽셀은 신호의 크기 값이 4가 되며, 이와 같은 방법으로 수신 신호에서 감지된 객체들을 유클리드 공간의 절대 좌표를 구성하는 픽셀에 신호의 크기 값을 누적하여 각각 할당할 수 있다.
한편, 이미지 생성부(250)는 상기 각 픽셀의 위치와 각 픽셀에 할당된 신호의 크기 값을 이용하여 차량이 주행하고 있는 도로의 형상을 이미지로 생성할 수 있다.
이 때 이미지 생성부(250)는 각 픽셀에 할당된 신호의 크기 값에 기초하여 이미지 상에서 해당 픽셀에 상응하는 객체를 다르게 표시할 수 있다.
예를 들어, 신호의 크기 값에 비례하여 밝은 색상으로 표시할 수도 있고, 픽셀의 위치 값에 z값이 존재하는 경우는 높낮이를 다르게 표시하여 입체감을 가지도록 할 수도 있다.
이하 도 5 및 도 6을 참조하여 이미지 생성부(250)에서 생성한 도로 형상 이미지를 설명하도록 한다.
도 5는 이미지 생성부(250)가 전술한 방법에 따라서 생성한 스캐터(scatter) 이미지로서, 픽셀의 위치 값 중 z값은 0으로 설정하였다.
차량을 중심(0)으로 수신 신호에서 검출된 객체들의 위치가 픽셀로 표시되어 있으며, 하나의 픽셀에 복수의 객체에 대한 누적 데이터가 할당된 경우는 신호의 크기 값이 누적되고, 누적된 신호의 크기 값에 따라서 색상의 밝기가 더 밝게 표시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 차량의 전방으로 도로의 형상이 존재함을 확인할 수 있다.
이미지 생성부(250)는 도 5에 도시된 스캐터 이미지에서 미리 정해진 임계 값을 적용하여 클러터를 제거할 수 있으며, 이미지 생성부(250)는 도 6에 도시된 바와 같은 클러터가 제거된 스캐터 이미지를 생성할 수 있다.
이후 이미지 생성부(250)는 도 6에 도시된 결과에 기초하여 별도의 이미지 프로세싱을 통해 운전자가 확인할 수 있는 형태의 이미지를 생성하여 도로 형상 이미지 제공 장치(200)와 연결된 디스플레이 장치의 화면을 통해 출력할 수 있다.
이는 네비게이션과 같은 길 안내 장치에 등록되지 않은 도로를 야간에 주행 시, 주행 중인 도로의 형상을 운전자에게 신속하게 제공함으로써 운전자의 안전 운전에 기여할 수 있으며, 자율 주행 차량의 주행에도 활용될 수 있다.
한편, 제어부(260)는 도로 형상 이미지 제공 장치(200)의 구성 요소들, 예를 들어 객체 객체 검출부(210), 객체별 누적 데이터 생성부(220), 좌표 변환부(230), 픽셀별 데이터 할당부(240) 및 이미지 생성부(250)가 전술한 동작을 수행하도록 제어할 수 있으며, 후술하는 저장부(270) 또한 제어할 수 있다.
한편, 저장부(270)는 제어부(260)가 도로 형상 이미지 제공 장치(200)의 구성 요소들을 제어하기 위한 알고리즘 및 해당 알고리즘에 의해 수행되는 제어 과정에서 필요하거나 파생되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7a 및 도 7b의 과정은 도로 형상 이미지 제공 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 레이더(100)의 복수의 수신 안테나를 통해 수신되는 신호에 고속퓨리에변환을 적용하여 주파수 영역으로 변환한다(S701).
S701 후, 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 주파수 영역으로 변환된 데이터를 이용하여 차량으로부터 각 객체까지의 거리를 계산하고, 위상차를 이용하여 각 객체에 대한 방위각을 계산하며, 객체에 대한 거리와 방위각, 그리고 신호 크기 및 속도 등을 포함하는 객체 데이터를 저장한다(S702).
S702 후, 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 각 수신 신호별로 검출되어 저장된 객체의 데이터를 미리 설정된 거리 간격으로 배열한다(S703).
여기서 객체의 데이터를 배열하는 거리 간격은 차량의 속도와 샘플링 레이트에 기초하여 설정될 수 있다.
S703 후, 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 배열된 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하여, 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터(In)를 생성한다(S704).
여기서 각 객체의 데이터를 합산할 수신 신호의 수는 차량의 속도와 샘플링 레이트에 기초하여 설정될 수 있다.
S704 후, 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 미리 설정된 사이즈(resolution)의 픽셀들을 이용하여 유클리디안 공간의 절대 좌표를 생성할 수 있으며, S604에서 생성된 객체별 누적 데이터(In)를 유클리디안 공간의 좌표로 변환한다(S705).
S705 후, 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 S705에서 변환된 각 객체별 유클리디안 공간의 좌표를 유클리디안 공간의 절대 좌표인 픽셀의 위치 값으로 근사화시켜 변환한다(S706).
S706 후, 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 S706에서 변환된 위치 값에 상응하는 픽셀에 해당 객체의 신호의 크기 값을 할당한다(S707).
이때, 동일한 픽셀에 복수의 객체가 할당되는 경우 신호의 크기 값은 누적된다.
S707 후, 도로 형상 이미지 제공 장치(200)는 각 픽셀의 위치와 각 픽셀에 할당된 신호의 크기 값을 이용하여 차량이 주행하고 있는 도로의 형상을 이미지로 생성한다(S708).
이후, 생성된 이미지는 도로 형상 이미지 제공 장치(200)와 연결된 차량 내의 디스플레이 장치 화면을 통해 운전자에게 제공될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로의 형상을 나타낸 스캐터 이미지와 실제 도로를 비교한 결과이다.
차량의 이동 거리별로 스캐터 이미지를 중첩하여 표시한 결과, 스캐터 이미지의 밝은 부분이 실제 도로의 형상과 일치하고 있음을 확인할 수 있다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 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 실시예들을 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.
하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 레이더
200 : 도로 형상 이미지 제공 장치
210 : 객체 검출부
220 : 객체별 누적 데이터 생성부
230 : 좌표 변환부
240 : 픽셀별 데이터 할당부
250 : 도로 형상 이미지 생성부
260 : 제어부
270 : 저장부

Claims (13)

  1. 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 장치에 있어서,
    도로를 주행 중인 차량의 모노펄스 레이더(monopulse radar)를 이용하여 수신되는 신호에서 객체를 검출하는 객체 검출부;
    각 수신 신호별로 검출된 객체의 데이터를 미리 설정된 거리 간격으로 배열하고, 상기 배열된 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하여, 상기 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터를 생성하는 객체별 누적 데이터 생성부;
    미리 설정된 사이즈의 픽셀을 이용하여 특정 공간의 절대 좌표를 생성하고, 상기 객체별 누적 데이터를 상기 특정 공간의 좌표 - x, y, z 및 신호의 크기(amplitude)를 포함함 - 로 변환하는 좌표 변환부;
    상기 변환된 각 객체별 좌표를 상기 픽셀의 위치 값으로 변환하고, 상기 변환된 위치 값에 상응하는 픽셀에 상기 신호의 크기 값을 할당하는 픽셀별 데이터 할당부; 및
    상기 각 픽셀의 위치와 상기 각 픽셀에 할당된 신호의 크기 값을 이용하여 상기 도로의 형상을 이미지로 생성하는 도로 형상 이미지 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 픽셀별 데이터 할당부는
    하나의 픽셀에 복수의 객체에 대한 신호의 크기 값이 할당되면, 상기 복수로 할당된 신호의 크기 값을 누적하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 이미지 생성부는
    상기 각 픽셀에 할당된 신호의 크기에 값에 미리 정해진 임계 값을 적용하여 클러터를 제거한 후 상기 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 객체별 누적 데이터 생성부는
    상기 차량의 속도와 샘플링 레이트에 기초하여 상기 거리 간격과 상기 합산할 수신 신호의 수를 설정하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 픽셀별 데이터 할당부는
    상기 변환된 각 객체별 좌표에 반올림을 적용하여 상기 픽셀의 위치 값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 객체의 데이터는
    상기 차량으로부터의 거리, 방위각, 속도 및 신호의 크기 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 객체별 누적 데이터 생성부는
    상기 객체별 누적 데이터를 생성 시 상기 신호의 크기를 누적하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 특정 공간은 유클리디안 공간이며
    상기 특정 공간의 좌표 중 z 값은 상기 도로의 경사를 나타내는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 장치.
  8. 도로 형상을 이미지로 제공하는 장치가 레이더를 이용하여 도로의 형상을 이미지로 제공하는 방법에 있어서,
    (a) 도로를 주행 중인 차량의 모노펄스 레이더(monopulse radar)를 이용하여 수신되는 신호에서 객체를 검출하는 단계;
    (b) 각 수신 신호별로 검출된 객체의 데이터를 미리 설정된 거리 간격으로 배열하고, 상기 배열된 각 객체의 데이터를 미리 설정된 수신 신호의 수만큼 합산하여, 상기 차량의 이동 거리에 따른 객체별 누적 데이터를 생성하는 단계;
    (c) 미리 설정된 사이즈의 픽셀을 이용하여 특정 공간의 절대 좌표를 생성하고, 상기 객체별 누적 데이터를 상기 특정 공간의 좌표 - x, y, z 및 신호의 크기(amplitude)를 포함함 - 로 변환하는 단계;
    (d) 상기 변환된 각 객체별 좌표를 상기 픽셀의 위치 값으로 변환하고, 상기 변환된 위치 값에 상응하는 픽셀에 상기 신호의 크기 값을 할당하는 단계; 및
    (e) 상기 각 픽셀의 위치와 상기 각 픽셀에 할당된 신호의 크기 값을 이용하여 상기 도로의 형상을 이미지로 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는
    하나의 픽셀에 복수의 객체에 대한 신호의 크기 값이 할당되면, 상기 복수로 할당된 신호의 크기 값을 누적하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    상기 각 픽셀에 할당된 신호의 크기에 값에 미리 정해진 임계 값을 적용하여 클러터를 제거한 후 상기 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    상기 차량의 속도와 샘플링 레이트에 기초하여 상기 거리 간격과 상기 합산할 수신 신호의 수를 설정하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 객체의 데이터는
    상기 차량으로부터의 거리, 방위각, 속도 및 신호의 크기 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 (b) 단계는
    상기 객체별 누적 데이터를 생성 시 상기 신호의 크기를 누적하는 것을 특징으로 하는 도로 형상을 이미지로 제공하는 방법.
  13. 제8 항 내지 제12 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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