KR101938898B1 - 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량에 탑재된 레이더의 배열 안테나에서 빔(beam)을 수신하여 차선 정보와 요율(yaw rate) 정보, 클러터(clutter) 위치 정보 등 차량 관련 정보를 획득하고, 차량 관련 정보에 따라 배열 안테나의 각 채널 별 수신 신호에 선택적으로 가중치를 부여해 가중치가 부여된 수신 신호를 조합하여 타겟(target)을 감지할 수 있도록 하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치는, 레이더 신호를 송신하는 레이더 신호 송신부; 상기 송신된 레이더 신호가 목표물에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부; 상기 반사 레이더 신호에 대해 위상 변이(Phase Shift)를 통해 빔 조향(Beam Steering)을 수행하는 빔조향부; 상기 반사 레이더 신호로부터 차량 관련 정보를 획득하는 차량정보 획득부; 상기 차량 관련 정보에 따라 각 채널 별 반사 레이더 신호에 선택적으로 가중치를 부여하는 가중치 부여부; 및 상기 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 타겟을 감지하는 타겟 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치는, 레이더 신호를 송신하는 레이더 신호 송신부; 상기 송신된 레이더 신호가 목표물에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부; 상기 반사 레이더 신호에 대해 위상 변이(Phase Shift)를 통해 빔 조향(Beam Steering)을 수행하는 빔조향부; 상기 반사 레이더 신호로부터 차량 관련 정보를 획득하는 차량정보 획득부; 상기 차량 관련 정보에 따라 각 채널 별 반사 레이더 신호에 선택적으로 가중치를 부여하는 가중치 부여부; 및 상기 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 타겟을 감지하는 타겟 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 레이더 배열 안테나로 빔을 감지하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 차량에 탑재된 레이더의 배열 안테나에서 빔(beam)을 수신하여 차선 정보와 yaw rate 감지 정보, 클러터(clutter) 위치 정보 등 차량 관련 정보를 획득하고, 차량 관련 정보에 따라 배열 안테나의 각 안테나로부터 입력되는 신호에 선택적으로 가중치를 부여해 가중치가 부여된 수신 신호를 조합하여 타겟(target)을 감지할 수 있도록 하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량용 레이더는 차량의 전방에 대하여 광빔을 출사하고 선행차량에 의해 반사되어 되돌아 오는 시간을 측정하여 자차와 선행차량 간의 거리를 산출하고, 산출된 거리와 자차의 정지거리 및 자차와 선행차량의 상대속도를 고려해 충돌 가능성을 판단하는데 이용되고 있다.
여기서, 배열 안테나(Array Antenna) 방식 레이더는 다수의 안테나를 일정 방향으로 배열함으로써 안테나의 빔 폭(Beam Width)을 조절하여 수직방향에 대한 지향성을 좁게 만들어 주는 방식이다. 이때, 안테나의 빔 폭은 수신 안테나들의 간격과 안테나의 갯수에 따라 결정되어, 차량용 레이더를 예로 들면 도 1과 같은 빔 형태와 감지 영역을 갖게 된다. 이렇게 수신된 신호는 해당 영역의 타겟과 클러터에 대한 정보를 담고 있지만, 배열 안테나 방식의 신호 처리 과정에서는 수신 신호의 전체적인 신호 대 잡음 비(Signal to Noise Ration, SNR) 개선을 위한 통합(Integration) 수행 과정의 메인 빔(Main Beam)에 해당되는 각도 영역에서 도 2와 같이 각도에 따른 이득(Gain) 차이가 발생되어 감지 영역이 줄어드는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 통합(Integration)을 수행하기 전, 일정 위상변이(Phase Shift)를 통해 하드웨어적으로 감지 가능한 영역에 대해 빔조향(Beam Steering)을 수행하여 도 3과 같이 다양한 각도에 대해 올바른 감지를 수행하는 방식을 사용한다.
하지만 종래에 사용하는 방식대로 각각의 각도 영역에 대한 감지 및 타겟 검출을 별도로 수행할 경우 추가적인 연산량과 이로 인해 하드웨어 요소에 따른 비용이 추가적으로 발생하는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량에 탑재된 레이더의 배열 안테나에서 빔(beam)을 수신하여 차선 정보와 요율(yaw rate) 정보, 클러터(clutter) 위치 정보 등 차량 관련 정보를 획득하고, 차량 관련 정보에 따라 배열 안테나의 각 채널 별 수신 신호에 선택적으로 가중치를 부여해 가중치가 부여된 수신 신호를 조합하여 타겟(target)을 감지할 수 있도록 하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 레이더 신호를 송신하는 레이더 신호 송신부; 상기 송신된 레이더 신호가 목표물에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부; 상기 반사 레이더 신호에 대해 위상 변이(Phase Shift)를 통해 빔 조향(Beam Steering)을 수행하는 빔조향부; 상기 반사 레이더 신호로부터 차량 관련 정보를 획득하는 차량정보 획득부; 상기 차량 관련 정보에 따라 각 채널 별 반사 레이더 신호에 선택적으로 가중치를 부여하는 가중치 부여부; 및 상기 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 타겟을 감지하는 타겟 감지부를 포함하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치가 제공된다.
또한, 상기 차량정보 획득부는 상기 수신된 반사 레이더 신호로부터 주변 가드레일 식별을 위한 차선 정보와, 차량의 진행 방향 식별을 위한 요율(Yaw rate) 정보를 획득할 수 있다.
그리고, 상기 타겟 감지부는 상기 차량 관련 정보에 따라 가중치가 부여된 상기 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 전방 관심영역을 설정한 후, 상기 전방 관심영역 내의 타겟을 감지할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 레이더 신호 송신부와 레이더 신호 수신부, 빔 조향부, 차량정보 획득부, 가중치 부여부 및 타겟 감지부를 포함하는 장치의 레이더 배열 안테나 빔 감지 방법으로서, (a) 상기 레이더 신호 송신부가 전방에 레이더 신호를 송신하는 단계; (b) 상기 레이더 신호 수신부가 상기 송신된 레이더 신호가 목표물에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호를 수신하는 단계; (c) 상기 빔 조향부가 상기 반사 레이더 신호에 대해 위상 변이(Phase Shift)를 통해 빔 조향(Beam Steering)을 수행하는 단계; (d) 상기 차량정보 획득부가 상기 반사 레이더 신호로부터 차량 관련 정보를 획득하는 단계; (e) 상기 가중치 부여부가 상기 차량 관련 정보에 따라 각 채널 별 반사 레이더 신호에 선택적으로 가중치를 부여하는 단계; 및 (f) 상기 타겟 감지부가 상기 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 타겟을 감지하는 단계를 포함하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 방법이 제공된다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 차량정보 획득부가 상기 수신된 반사 레이더 신호로부터 주변 가드레일 식별을 위한 차선 정보와, 차량의 진행 방향 식별을 위한 요율(Yaw rate) 정보를 획득할 수 있다.
그리고, 상기 (f) 단계는, 상기 타겟 감지부가 상기 차량 관련 정보에 따라 가중치가 부여된 상기 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 전방 관심영역을 설정한 후, 상기 전방 관심영역 내의 타겟을 감지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배열 안테나 방식 레이더에서 조향 빔의 조합을 통해 관심영역에 존재하는 타겟으로부터 수신된 레이더 신호의 진폭(Amplitude)이 손실되어 감지 성능이 떨어지는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 빔 조향의 이득에 따른 신호 특성을 이용하여 수신 레이더 신호로부터 차선 정보나 요율(Yaw rate) 정보를 획득하고, 이에 근거해 각 채널 별 수신 신호에 가중치를 적용하여 각 채널 별 수신 신호들을 조합함으로써 전방 관심영역을 확대하여 설정하게 되며, 그에 따라 관심영역에 존재하는 타겟의 감지 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 차량이 곡선로에서 주행하더라도 주행 방향에 해당되는 조향빔에 가중치를 주어 편향된 이득을 해당 영역에 적용함으로써 가드레일 같은 도로 주변의 클러터에 의한 영향성을 낮추고 상대적으로 타겟의 수신 신호 강도를 높여 신호대 잡음비(SNR)를 향상시킬 수 있다.
그리고, 다수의 레이더 빔 조향에 대해 신호 처리를 수행하는 방식에 비해 상대적으로 적은 연산량으로 레이더 신호의 감지 범위를 넓히면서 주변 클러터에 의한 감지성능 저하를 줄일 수 있다.
도 1은 차량용 레이더의 빔 형태와 감지영역을 나타낸 도면이다.
도 2는 차량용 레이더에서 배열 안테나 방식의 수신 신호에 대한 메인 빔의 각도와 그에 따른 이득을 나타낸 도면이다.
도 3은 차량용 레이더의 빔 조향에 따른 각도와 이득 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 레이더 배열 안테나 빔 감지 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6은 현재 진행하는 자차량과의 각도가 0도 주변에 존재하는 타겟과 일정 각도 차를 갖는 타겟이 존재하는 도로 환경을 나타낸 도면이고, 도 7은 자차량과의 각도에 따른 이득 차이에 의한 주파수와 진폭 특성을 나타낸 도면이다.
도 8은 자차량과의 각도가 0도에서 벗어난 옆차선 차량의 진폭 크기 변화를 나타낸 도면이고, 도 9는 빔 조향에 따른 각 채널 별로 가중치가 적용된 수신신호들을 조합한 결과 각도 크기와 관계없이 일정 이상의 이득을 얻고 그에 따라 감지 범위가 확대됨을 나타낸 도면이다.
도 10은 자차량이 곡선로를 주행하는 도로 환경을 나타낸 도면이고, 도 11은 곡선로를 주행하는 자차량의 전반에서 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호의 주파수와 진폭 특성을 나타낸 도면이다.
도 12는 가드레일의 반사 레이더 신호와 가중치가 부여된 전방차량의 반사 레이더 신호의 진폭과 주파수 특성을 나타낸 도면이고, 도 13은 자차량과의 각도에 따라 가중치가 부여된 반사 레이더 신호의 이득 특성을 나타낸 도면이다.
도 2는 차량용 레이더에서 배열 안테나 방식의 수신 신호에 대한 메인 빔의 각도와 그에 따른 이득을 나타낸 도면이다.
도 3은 차량용 레이더의 빔 조향에 따른 각도와 이득 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 레이더 배열 안테나 빔 감지 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6은 현재 진행하는 자차량과의 각도가 0도 주변에 존재하는 타겟과 일정 각도 차를 갖는 타겟이 존재하는 도로 환경을 나타낸 도면이고, 도 7은 자차량과의 각도에 따른 이득 차이에 의한 주파수와 진폭 특성을 나타낸 도면이다.
도 8은 자차량과의 각도가 0도에서 벗어난 옆차선 차량의 진폭 크기 변화를 나타낸 도면이고, 도 9는 빔 조향에 따른 각 채널 별로 가중치가 적용된 수신신호들을 조합한 결과 각도 크기와 관계없이 일정 이상의 이득을 얻고 그에 따라 감지 범위가 확대됨을 나타낸 도면이다.
도 10은 자차량이 곡선로를 주행하는 도로 환경을 나타낸 도면이고, 도 11은 곡선로를 주행하는 자차량의 전반에서 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호의 주파수와 진폭 특성을 나타낸 도면이다.
도 12는 가드레일의 반사 레이더 신호와 가중치가 부여된 전방차량의 반사 레이더 신호의 진폭과 주파수 특성을 나타낸 도면이고, 도 13은 자차량과의 각도에 따라 가중치가 부여된 반사 레이더 신호의 이득 특성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치 및 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치(400)는, 레이더 신호 송신부(410), 레이더 신호 수신부(420), 빔 조향부(430), 차량정보 획득부(440), 가중치 부여부(450) 및 타겟 감지부(460)를 포함한다.
레이더 신호 송신부(410)는 차량에 장착되고, 차량의 전방에 레이더 신호를 송신하는 것으로서, 전방의 목표물을 향해 RF 신호를 송신한다. 이를 위해 하나 이상의 레이더 안테나가 배열된 구조의 배열 안테나를 포함한다.
이때, RF 신호를 송신하는 변조 방식은 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방법을 이용할 수 있다. FMCW는 가까운 거리에 있는 목표물을 탐지할 때 매우 유용한 변조방식이며, 거리에 따라 수신 감도가 약해져도 주파수만 검출하면 되므로 수신 성능이 월등한 장점이 있다.
레이더 신호 수신부(420)는 송신된 레이더 신호가 목표물에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호를 수신한다. 이때, 수신 신호는 레이더 신호 송신부(410)에서의 송신 신호가 목표물에 반사되어 수신되는 것 이외에도 간섭신호 송신차량에서 송신한 신호가 직접 수신되거나 반사되어 수신될 수 있으므로 이를 구별하여 수신할 필요가 있다.
또한, 레이더 신호 수신부(420)는 도면에 도시하지는 않았지만, 반사 레이더 신호에 포함된 간섭 신호를 검출하기 위한 간섭신호 검출부를 포함할 수 있다. 즉, 간섭신호 검출부는 수신 신호의 특성을 추출하고 분석하여 간섭 영역을 검출하는데, 신호의 특성을 추출하기 위해 신호로부터 평균과 분산 등의 신호 특성(feature vector)을 추출한다. 또한 신호를 분석하기 전에 다양한 간섭 신호 환경에 대해 기 확보한 데이터로부터 간섭이 있는 영역과 간섭이 없는 영역의 신호 특성을 추출하여 각각의 클러스터를 얻는다. 여기서 클러스터란 간섭이 있는 경우와 없는 경우의 신호 특성들을 대표하는 수 개의 신호 특성으로 나타내는 과정인 클러스터링을 통해 나온 결과를 말한다.
이후, 미리 준비된 클러스터와 수신 신호의 신호 특성을 비교하여 수신신호의 신호 특성이 간섭영역 클러스터에 위치하는지, 아니면 간섭이 없는 무간섭 영역 클러스터에 위치하는지 분석하는 과정을 거친다. 간섭영역이라고 판정된 신호는 간섭영역이 신호로부터 제거되므로 원 신호로 복원하는 과정이 필요하다.
따라서, 레이더 신호 수신부(420)는 도면에 도시하지 않았으나, 검출된 간섭신호를 제거하여 원 신호로 복원하는 레이더 신호 복원부를 포함할 수 있다. 제거된 신호 주변으로부터 보간법에 의해 복원되는 것이 바람직하다. 보간법은 구현 방식에 여러 가지가 있으나 대표적으로 이동 평균(moving average)을 적용할 수 있다. 여기서 이동 평균이란 복원하기 위한 지점의 좌 및 우로부터 적절한 크기의 데이터 개수를 추출하여 평균을 구하고, 구해진 평균값을 복원이 필요한 지점의 값으로 대체한 후, 계속 다음 데이터로 움직여 보간하는 방식을 말한다. 복원이 완료된 신호는 송신신호와 비교하는 과정을 거쳐 목표물의 특징을 검출하는데 사용된다.
또한, 레이더 신호 수신부(420)는 반사 레이더 신호를 신호 처리하기 전에 신호를 가공하기 위한 수신신호 전처리부를 포함할 수 있다. 즉, 수신신호 전처리부는 간섭 신호의 펄스 형태를 잘 인식할 수 있도록 미분 처리를 수행하는 것으로서, 미분 처리는 수신 신호를 일정한 신호마다 샘플링하고 샘플링한 데이터의 인접한 데이터와의 차이만을 나타내는 처리를 말한다.
FMCW의 경우 연속적인 주파수를 사용하므로 인접한 데이터의 차이가 크지 않으나, 간섭신호에서 사용하는 펄스 형태의 경우 펄스의 유무에 따라 인접신호의 차이가 크므로 간섭신호를 더욱 강조하여 나타낼 수 있는 특징이 있다. 또한, 신호처리를 간단히 수행하기 위해 신호의 부호를 없애는 절대값 변환도 동시에 수행한다.
빔 조향부(430)는 반사 레이더 신호에 대해 위상 변이(Phase Shift)를 통해 빔 조향(Beam Steering)을 수행한다.
차량정보 획득부(440)는 반사 레이더 신호로부터 차량 관련 정보를 획득하게 된다.
즉, 차량정보 획득부(440)는 수신된 반사 레이더 신호로부터 주변 가드레일 식별을 위한 차선 정보와, 차량의 진행 방향 식별을 위한 요율(Yaw rate) 정보를 획득할 수 있다.
가중치 부여부(450)는 획득된 차량 관련 정보에 따라 각 채널 별 반사 레이더 신호에 선택적으로 가중치를 부여하게 된다.
타겟 감지부(460)는 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 타겟을 감지하게 된다.
즉, 타겟 감지부(460)는 차량 관련 정보에 따라 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 전방 관심영역을 설정한 후, 전방 관심영역 내의 타겟을 감지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 레이더 배열 안테나 빔 감지 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치(400)는, 먼저 레이더 신호 송신부(410)가 차량의 전방에 레이더 신호를 송신한다(S510).
이에, 레이더 신호 송신부(410)로부터 송출된 레이더 신호는 차량의 전방에 진행하고 있는 다른 차량(목표물)에 반사되어 되돌아 오게 된다.
따라서, 레이더 신호 수신부(420)가 전방의 다른 차량(목표물)에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호를 수신하게 된다(S520).
이어, 빔 조향부(430)는 수신되는 반사 레이더 신호에 대해 위상 변이(Phase Shift)를 통해 빔 조향(Beam Steering)을 수행한다(S530).
이어, 차량정보 획득부(440)는 반사 레이더 신호로부터 차량 관련 정보를 획득한다(S540).
즉, 차량정보 획득부(440)는 수신된 반사 레이더 신호로부터 주변 가드레일 식별을 위한 차선 정보와, 차량의 진행 방향 식별을 위한 요율(Yaw rate) 정보를 획득할 수 있다.
이어, 가중치 부여부(450)는 차량 관련 정보에 따라 각 채널 별 반사 레이더 신호에 선택적으로 가중치를 부여한다(S550).
이어, 타겟 감지부(460)는 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 타겟을 감지한다(S560).
즉, 타겟 감지부(460)는 차량 관련 정보에 따라 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 전방 관심영역을 설정한 후, 전방 관심영역 내의 타겟을 감지하는 것이다.
타겟 감지부(460)는 송신된 레이더 신호와 수신 레이더 신호를 토대로 목표물의 위치, 이동 방향, 및 속도 등을 감지하는 것으로서, 송신 신호와의 비교를 통해 목표물을 검출한다. 목표물의 크기가 클수록 반사되어 되돌아오는 수신 세기가 커지는 특성이 있으며, 목표물의 거리가 멀어질수록 수신 세기는 작아지며 이와 동시에 송신과 수신과의 시간 차이도 더 커지는 특징이 있다.
이러한 특징을 이용하여 목표물의 크기 및 거리를 검출할 수 있으며, 송신과 수신 신호의 시간 차이를 계속적으로 분석하면 목표물의 이동 방향 및 속도도 쉽게 알 수 있다. 여기서, 목표물은 챠량 레이더의 송신 신호를 반사하는 것으로서, 전방, 측방, 및 후방에 위치한 차량, 도로시설물(가드레일 등), 보행자가 될 수 있다.
레이더 송신 신호는 차량에서 목표물을 향해 송신한 레이더 신호로서, FMCW를 이용한 레이더를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 연속적으로 주파수만 바꾸어 가면서 송신하는 방식을 사용함으로써, 가까운 거리의 목표물을 검출을 쉽게 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 FMCW 차량용 레이더 장치를 예로 들어 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이 현재 진행하는 자차량과의 각도가 0도에 가까운 주변에 존재하는 타겟(진행차선 차량)과 일정 각도차를 갖는 타겟(옆차선 차량)이 존재하는 도로 환경에서 타겟들의 정보를 주파수 평면에 나타내면, 각도에 따른 이득 차이에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 주파수에 따른 진폭(Amplitude) 특성을 나타낸다. 도 6은 현재 진행하는 자차량과의 각도가 0도 주변에 존재하는 타겟과 일정 각도차를 갖는 타겟이 존재하는 도로 환경을 나타낸 도면이고, 도 7은 자차량과의 각도에 따른 이득 차이에 의한 주파수와 진폭 특성을 나타낸 도면이다.
즉, 현재 진행하는 자차량에서 송출된 레이더 신호가 자차량과의 각도가 0도에 가까운 전방 차량에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호는 도 7과 같이 진폭의 크기가 일정 크기 이상이나, 자차량에서 송출된 레이더 신호가 자차량과의 각도가 일정 각도 차를 갖는 옆차선 차량에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호는 도 7에 도시된 바와 같이 진폭의 크기가 일정 크기 이하임을 알 수 있다. 따라서, 가중치 부여부(450)가 차량 관련 정보에 따라 자차량과의 각도 차이에 근거해 옆차선 차량으로부터 수신되는 채널의 반사 레이더 신호에 대해 가중치를 부여하고, 타겟 감지부(460)는 가중치가 부여된 옆차선 차량의 반사 레이더 신호에 대해 도 8에 도시된 바와 같이 전방 차량의 반사 레이더 신호의 진폭 크기와 동일하거나 유사한 크기의 진폭을 갖는 주파수 신호로 처리함으로써 도 9에 도시된 바와 같이 각도에 구애받지 않고 일정 크기 이상의 이득을 갖는 신호들을 통해 타겟을 감지하게 되는 것이다. 도 8은 자차량과의 각도가 0도에서 벗어난 옆차선 차량의 진폭 크기 변화를 나타낸 도면이며, 도 9는 빔 조향에 따른 각 채널 별로 가중치가 적용된 수신신호들을 조합한 결과 각도 크기와 관계없이 일정 이상의 이득을 얻고 그에 따라 감지 범위가 확대됨을 나타낸 도면이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치(400)를 탑재한 자차량이 도 10에 도시된 바와 같이 곡선로 형태의 도로를 주행하는 경우에, 레이더 신호 송신부(410)에서 송신된 레이더 신호는 전방 차량과 도로 가에 설치된 가드레일에 의해 반사되어 각각 레이더 신호 수신부(420)에 수신되고, 레이더 신호 수신부(420)에 수신되는 반사 레이더 신호는 도 11에 도시된 바와 같이 진폭의 크기가 다른 신호 특성을 나타낸다. 도 10은 자차량이 곡선로를 주행하는 도로 환경을 나타낸 도면이고, 도 11은 곡선로를 주행하는 자차량의 전반에서 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호의 주파수와 진폭 특성을 나타낸 도면이다.
이때, 차량정보 획득부(440)는 수신되는 반사 레이더 신호로부터 차선 정보와 요율 정보 등 차량 관련 정보를 획득하게 되는데, 진폭의 크기가 일정 크기 이하로 작은 반사 레이더 신호에 의한 차선 정보에 의해 주변 가드레일 식별할 수 있고, 요율(Yaw rate) 정보를 통해 차량의 진행 방향이 오른쪽으로 우회전하여 진행함을 식별할 수 있다.
이어, 가중치 부여부(450)는 차선 정보와 요율 정보 등 차량 관련 정보에 근거해 전방 차량과 가드레일로부터 반사 레이더 신호가 수신되는 것을 인식함에 따라 전방 차량의 반사 레이더 신호와 가드레일의 반사 레이더 신호의 구별이 확실할 수 있도록 전방 차량으로부터 수신되는 반사 레이더 신호에 대해 가중치를 부여하여, 도 12에 도시된 바와 같이 전방 차량의 반사 레이더 신호의 진폭 크기가 일정 크기 이상이 되도록 한다. 도 12는 가드레일의 반사 레이더 신호와 가중치가 부여된 전방차량의 반사 레이더 신호의 진폭과 주파수 특성을 나타낸 도면이고, 도 13은 자차량과의 각도에 따라 가중치가 부여된 반사 레이더 신호의 이득 특성을 나타낸 도면이다.
따라서, 타겟 감지부(460)는 가중치가 부여된 전방 차량으로부터 반사되어 되돌아 오는 수신 채널들의 반사 레이더 신호들의 이득(Gain)이 도 13에 도시된 바와 같이 일정 크기 이상으로 크게 됨에 따라 감지 영역 내의 전방 차량을 타겟으로 확실하게 감지할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량에 탑재된 레이더의 배열 안테나에서 빔(beam)을 수신하여 차선 정보와 yaw rate 감지 정보, 클러터(clutter) 위치 정보 등 차량 관련 정보를 획득하고, 차량 관련 정보에 따라 배열 안테나의 각 안테나로부터 입력되는 신호에 선택적으로 가중치를 부여해 가중치가 부여된 수신 신호를 조합하여 타겟(target)을 감지할 수 있도록 하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치 및 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 차량에 탑재된 레이더의 배열 안테나에서 반사 레이더 빔(beam)을 수신하여 차선 정보와 요율(yaw rate) 정보, 클러터(clutter) 위치 정보 등 차량 관련 정보를 획득하고, 차량 관련 정보에 따라 배열 안테나의 각 채널 별 레이더 수신 신호에 선택적으로 가중치를 부여해 가중치가 부여된 수신 신호를 조합하여 타겟(target)을 감지할 수 있도록 하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치 및 방법에 적용할 수 있다.
400 : 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치 410 : 레이더 신호 송신부
420 : 레이더 신호 수신부 430 : 빔 조향부
440 : 차량정보 획득부 450 : 가중치 부여부
460 : 타겟 감지부
420 : 레이더 신호 수신부 430 : 빔 조향부
440 : 차량정보 획득부 450 : 가중치 부여부
460 : 타겟 감지부
Claims (6)
- 레이더 신호를 송신하는 레이더 신호 송신부;
상기 송신된 레이더 신호가 목표물에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부;
상기 반사 레이더 신호에 대해 위상 변이(Phase Shift)를 통해 빔 조향(Beam Steering)을 수행하는 빔조향부;
상기 반사 레이더 신호로부터 차량 관련 정보를 획득하는 차량정보 획득부;
상기 차량 관련 정보에 따라 각 채널 별 반사 레이더 신호에 선택적으로 가중치를 부여하는 가중치 부여부; 및
상기 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 타겟을 감지하는 타겟 감지부;
를 포함하고,
상기 가중치 부여부는, 상기 수신된 반사 레이더 신호 중에 진폭의 크기가 일정 크기 이하인 옆차선 차량의 반사 레이더 신호에 가중치를 부여하고,
상기 타겟 감지부는 가중치가 부여된 옆차선 차량의 반사 레이더 신호에 대해 전방 차량의 반사 레이더 신호의 진폭 크기와 동일하거나 유사한 크기의 진폭을 갖는 주파수 신호로 처리하여, 각도에 구애받지 않고 일정 크기 이상의 이득을 갖는 신호들을 통해 타겟을 감지하는,
레이더 배열 안테나 빔 감지 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 차량정보 획득부는 상기 수신된 반사 레이더 신호에 대한 진폭의 크기가 일정 이하이면 주변 가드레일 정보로 획득하고, 상기 수신된 반사 레이더 신호에 대한 진폭의 크기가 일정 이상이면 전방차량 정보로 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 타겟 감지부는 상기 차량 관련 정보에 따라 가중치가 부여된 상기 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 전방 관심영역을 설정한 후, 상기 전방 관심영역 내의 타겟을 감지하는 것을 특징으로 하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치.
- 레이더 신호 송신부와 레이더 신호 수신부, 빔 조향부, 차량정보 획득부, 가중치 부여부 및 타겟 감지부를 포함하는 장치의 레이더 배열 안테나 빔 감지 방법으로서,
(a) 상기 레이더 신호 송신부가 전방에 레이더 신호를 송신하는 단계;
(b) 상기 레이더 신호 수신부가 상기 송신된 레이더 신호가 목표물에 의해 반사되어 되돌아 오는 반사 레이더 신호를 수신하는 단계;
(c) 상기 빔 조향부가 상기 반사 레이더 신호에 대해 위상 변이(Phase Shift)를 통해 빔 조향(Beam Steering)을 수행하는 단계;
(d) 상기 차량정보 획득부가 상기 반사 레이더 신호로부터 차량 관련 정보를 획득하는 단계;
(e) 상기 가중치 부여부가 상기 차량 관련 정보에 따라 각 채널 별 반사 레이더 신호에 선택적으로 가중치를 부여하는 단계; 및
(f) 상기 타겟 감지부가 상기 가중치가 부여된 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 타겟을 감지하는 단계;
를 포함하고,
상기 (e) 단계에서 상기 가중치 부여부는, 상기 수신된 반사 레이더 신호 중에 진폭의 크기가 일정 크기 이하인 옆차선 차량의 반사 레이더 신호에 가중치를 부여하고,
상기 (f) 단계에서 상기 타겟 감지부는, 가중치가 부여된 옆차선 차량의 반사 레이더 신호에 대해 전방 차량의 반사 레이더 신호의 진폭 크기와 동일하거나 유사한 크기의 진폭을 갖는 주파수 신호로 처리하여, 각도에 구애받지 않고 일정 크기 이상의 이득을 갖는 신호들을 통해 타겟을 감지하는,
레이더 배열 안테나 빔 감지 방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 (d) 단계는, 상기 차량정보 획득부가 상기 수신된 반사 레이더 신호에 대한 진폭의 크기가 일정 이하이면 주변 가드레일 정보로 획득하고, 상기 수신된 반사 레이더 신호에 대한 진폭의 크기가 일정 이상이면 전방차량 정보로 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 (f) 단계는, 상기 타겟 감지부가 상기 차량 관련 정보에 따라 가중치가 부여된 상기 각 채널 별 반사 레이더 신호들을 조합하여 전방 관심영역을 설정한 후, 상기 전방 관심영역 내의 타겟을 감지하는 것을 특징으로 하는 레이더 배열 안테나 빔 감지 방법.
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