KR101939614B1 - Ｆｍｃｗ 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법 - Google Patents

Ｆｍｃｗ 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법이 개시된다. FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치는 타겟에 반사된 거리 정보를 포함하는 수신신호를 추출하는 RF 신호 처리부; 상기 RF(Radio Frequency) 신호 처리부에 의해 추출된 수신신호를 보간하여 수신신호의 샘플수를 증가시키는 보간부; 및 상기 보간부에 의해 처리된 수신신호에서 주파수 스펙트럼을 검출하는 주파수 스펙트럼 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＦＭＣＷ 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ASSUMING PARAMETER OF FMCW RADAR SYSTEM}
본 발명은 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 방식을 이용하여 근거리 및 원거리 위치에 존재하는 타겟의 파라미터를 추정하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
레이더(Radar)란 전파를 방사하고 물체에서 반사되는 반사파를 이용하여 목표물의 존재와 그 거리를 탐지하는 무선감시장치이다.
레이더의 동작원리는 목표물에서 반사된 반사파를 포착하여 목표물의 존재를 알아내는 것이다. 이때 반사파가 되돌아올 때, 송신한 전파와 겹쳐서 구별이 곤란하게 되는 것을 방지하기 위하여 고안되고 있는 방식은, 첫째 전파의 도플러 효과(Doppler effect)를 이용하는 방법, 둘째 송신전파의 주파수를 시간에 따라 변경하는 방법, 셋째 송신전파로서 매우 짧은 시간 계속되는 전파(펄스파)를 사용하는 방법 등이 있다.
한편, 차량용 레이더 시스템은 지능형 교통시스템을 구현하기 위한 필수 기술로서, 약 100m 내지 그 이상의 반경에서 움직이거나 정지해 있는 다른 타겟의 움직임을 감지함으로써, 열악한 기상조건 또는 운전자의 부주의로 인해 발생 가능한 사고를 미연에 방지할 목적으로 개발된 차량의 안전 운행 시스템이다.
전자파를 이용한 차량용 레이더 시스템에서는 펄스, FSK(Frequency Shift Keying), FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 등의 변조방식이 사용되고 있으며, 이 중 FMCW 방식이 성능, 시스템 복잡성, 기술적 구현성 및 경제성 등의 이유로 가장 널리 사용되고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0022809호(2044.02.04)의 'FMCW 기반 거리 측정 장치'에 개시되어 있다.
종래의 FMCW 방식의 레이더 시스템은 거리, 속도, 각도와 같은 파라미터를 추정하기 위해서 FFT(Fast Fourier Transform)와 같은 Non-parametric 주파수 추정 방식을 사용한다. 그러나, 최근 들어 차량용 레이더 시스템의 요구사항이 높아짐에 따라, 기존 알고리즘으로는 필요한 거리, 속도, 각도를 만족하기 어려운 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 접근 영역의 장애물을 탐지할 수 있는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정의 정확도를 향상시킬 수 있는, FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저역주파수필터를 사용하지 않도록 하여 차량용 레이더 시스템의 제조 비용 및 제작 시간을 감소시킬 수 있도록 한 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치는 타겟에서 반사된 거리 정보를 포함하는 수신신호를 추출하는 RF(Radio Frequency) 신호 처리부; 상기 RF 신호 처리부에 의해 추출된 수신신호를 보간하여 수신신호의 샘플수를 증가시키는 보간부; 및 상기 보간부에 의해 처리된 수신신호에서 주파수 스펙트럼을 검출하는 주파수 스펙트럼 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 주파수 스펙트럼 검출부는 상기 보간부에 의해 보간처리된 수신신호를 이용하여 자기 상관 함수를 생성하는 자기 상관 함수 생성부; 상기 자기 상관 함수 생성부에 의해 생성된 자기 상관 함수를 이용하여 고유치 분해를 수행하는 고유치 분해부; 및 상기 고유치 분해부에 의해 생성된 고유치를 이용하여 주파수 스펙트럼을 생성하는 주파수 스펙트럼 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 고유치 분해부는 자기 상관 함수를 고유치 분해하여 신호 부분공간과 잡음 부분공간으로 구분하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 부분공간은 대각행렬의 대각원소인 부분 고유치 중에 M개의 가장 큰 부분 고유치와 일치하는 고유벡터이고, 상기 잡음 부분공간은 대각행렬의 대각원소인 부분 고유치 중에 N-M개의 가장 작은 부분 고유치와 일치하는 고유벡터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 주파수 스펙트럼 생성부는 상기 신호 부분공간과 상기 잡음 부분공간을 곱하여 주파수 스펙트럼을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 주파수 스펙트럼을 이용하여 기 설정된 파라미터를 검출하는 파라미터 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 파라미터 검출부는 상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 중 어느 하나를 기 설정된 검출 조건에 따라 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 신호의 주파수로 추정하는 주파수 추정부; 및 상기 주파수 추정부에 의해 추정된 주파수를 기 설정된 파라미터로 변환하는 파라미터 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 주파수 추정부는 상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 스펙트럼 중 주파수 스펙트럼의 크기가 가장 큰 주파수를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 파라미터는 타겟과의 거리와 속도 및 각도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법은 RF(Radio Frequency) 신호 처리부가 타겟에서 반사된 거리 정보를 포함하는 수신신호를 추출하는 단계; 보간부가 상기 RF 신호 처리부에 의해 추출된 수신신호를 보간하여 샘플수가 증가하도록 처리하는 단계; 주파수 스펙트럼 검출부가 상기 보간부에 의해 처리된 수신신호에서 주파수 스펙트럼을 검출하는 단계; 및 파라미터 검출부가 상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 스펙트럼을 이용하여 기 설정된 파라미터를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 주파수 스펙트럼을 검출하는 단계는 상기 보간부에 의해 보간처리된 수신신호를 이용하여 자기 상관 함수를 생성하고, 생성된 자기 상관 함수를 이용하여 고유치 분해를 수행한 후, 생성된 고유치를 이용하여 주파수 스펙트럼을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 주파수 스펙트럼을 검출하는 단계는 자기 상관 함수를 고유치 분해하여 신호 부분공간과 잡음 부분공간으로 구분하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 부분공간은 대각행렬의 대각원소인 부분 고유치 중에 M개의 가장 큰 부분 고유치와 일치하는 고유벡터이고, 상기 잡음 부분공간은 대각행렬의 대각원소인 부분 고유치 중에 N-M개의 가장 작은 부분 고유치와 일치하는 고유벡터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 주파수 스펙트럼을 검출하는 단계는 상기 신호 부분공간과 상기 잡음 부분공간을 곱하여 주파수 스펙트럼을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 파라미터를 검출하는 단계는 상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 중 어느 하나를 기 설정된 검출 조건에 따라 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 신호의 주파수로 추정하고, 추정된 주파수를 상기 파라미터로 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 파라미터를 검출하는 단계는 상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 스펙트럼 중 주파수 스펙트럼의 크기가 가장 큰 주파수를 FMCW 신호의 주파수로 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 파라미터는 타겟과의 거리와 속도 및 각도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법은 접근 영역의 장애물을 탐지할 수 있는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정의 정확도를 향상시킴으로써, 접근영역의 장애물을 탐지할 수 있다.
본 발명의 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법은 정교한 차단주파수를 갖는 저역주파수필터를 사용하지 않도록 하여 차량용 레이더 시스템의 제조 비용 및 제작 시간을 감소시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법은 FMCW 레이더의 파라미터를 추정함에 있어 해상도 및 정확도를 향상시킴으로써, 국방, 의료, 자동차, 로봇, 조선 등 다양한 민군수용에 활용될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 보간부의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 스펙트럼 검출부의 블럭 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 검출부의 블럭 구성도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 보간부의 블럭 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 스펙트럼 검출부의 블럭 구성도이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 검출부의 블럭 구성도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치는 RF 신호처리부(10), 보간부(20), 주파수 스펙트럼 검출부(30) 및 파라미터 검출부(40)를 포함한다.
RF(Radio Frequency) 신호처리부(10)는 DSP(Digital signal Processor)(미도시)로부터 입력된 주파수변조제어신호에 응답하여 타겟으로 송신신호를 송신하고 타겟에 의해 반사된 수신신호를 수신한 후, 수신신호에서 거리 정보를 포함한 수신신호를 추출한다.
즉, RF 신호처리부(10)는 DSP로부터 출력된 주파수변조제어신호에 대응되는 신호를 생성하고, 주파수변조제어신호에 응답하여 일정한 주파수를 가진 송신 신호를 생성 및 증폭시킨다.
또한, RF 신호처리부(10)는 RF 형태의 수신신호에서 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 수신신호만을 증폭시킨다. 이후, RF 신호처리부(10)는 증폭된 수신신호와 송신신호를 합성하여 합성 신호를 생성한다. 여기서 수신신호와 송신신호가 합성됨으로써, 송신신호와 수신신호의 주파수 차이로 표현되는 비트신호가 생성할 수 있다.
타겟은 RF 신호처리부(10)로부터의 송신신호를 반사시키는 대상체를 의미하며 건물 구조물과 같은 정지 대상체 또는 차량과 같은 이동 대상체를 포함한다. 이 경우, 송수신되는 신호는 주파수 변조 연속파형(FMCW : Frequency Modulation Continuous Wave) 방식의 FMCW 신호이다.
여기서, 송신신호의 시간영역은 다음의 수학식1과 같이 정의된다.
Figure 112017033572686-pat00001
ωS는 초기치 주파수이고, μ는 수신신호의 주파수 변화율이며, μ=ωBW/Tsym이다. ωBW는 수신신호의 대역폭이고, Tsym은 수신신호의 주기이다. M개의 타겟으로부터 수신신호가 수신될 때, 해당 수신신호, 즉 비트 신호는 아래의 수학식 2와 같다.
Figure 112017033572686-pat00002
여기서, am는 m번째 타겟의 complex 진폭이고, d는 근접 안테나 간격이며, ω(t)는 부가백색 가우시안잡음(AWGN : additive white Gaussian noise)이다. θm은 m번째 타겟의 시간 지연을 나타내고, τm은 m번째 타겟의 수신 각도를 나타낸다.
보간부(20)는 RF 신호 처리부(10)에 의해 추출된 수신신호를 보간하여 수신신호의 샘플수를 증가시킨다.
도 2 를 참조하면, 보간부(20)는 ADC(Anlog Digital Converter)(21) 및 보간 처리부(22)를 포함한다.
ADC(21)는 M번째 타겟의 수신신호, 즉 비트신호를 AD 변환시킨다.
M번째 타겟의 수신신호가 ADC(21)를 통과하면, d(t)의 신호가 fs=1/Ts를 갖는 d[n]으로 변환된다(n=0,1,...,N-1).
보간 처리부(22)는 상기한 d[n]을 p1과 p2의 데이터 값을 통해서 아래의 수학식 3과 같이 보간처리한다.
Figure 112017033572686-pat00003
여기서, dinterp[P1]은 보간처리된 수신신호이고, p1과 p2는 n인덱스의 임의의 연속적인 인덱스를 의미한다. 여기서, p1= 0, 1,..., N-2이고, p2= 1, 2,..., N-1이다. 예를 들면, p1=0, p2=1이거나 p1=1, p2=2가 된다.
주파수 스펙트럼 검출부(30)는 보간부(20)에 의해 처리된 수신신호에서 주파수 스펙트럼을 검출한다.
도 3 을 참조하면, 주파수 스펙트럼 검출부(30)는 자기 상관 함수 생성부(31), 고유치 분해부(32) 및 주파수 스펙트럼 생성부(33)를 포함한다.
자기 상관 함수 생성부(31)는 상기한 보간부(20)에 의해 보간법이 적용된 수신신호 dinterp[P1]을 이용하여 아래의 수학식 4와 같은 자기 상관 함수를 생성한다.
Figure 112017033572686-pat00004
여기서, R은 자기 상관 함수이며, Dn=[dinterp[n], dinterp[n],..., dinterp[n+L-1]]이다.
한편, 고유벡터를 열벡터로 하는 U라 하고, 고유치들을 대각원소로 하는 대각행렬을 A라 하면, 자기 상관 함수 R은 아래의 수학식 5로 성립될 수 있다.
Figure 112017033572686-pat00005
이에 고유치 분해부(32)는 자기 상관 함수 생성부(31)에 의해 생성된 자기 상관 함수를 이용하여 고유치 분해를 수행한다.
여기서, U는 신호 부분공간 US와 잡음 부분공간으로 UN으로 구분될 수 있다. 이에, 신호 부분공간 US는 A의 대각원소인 부분 고유치 중 M개의 가장 큰 부분 고유치와 일치하는 고유벡터 U로 정의될 수 있다. 잡음 부분공간 UN은 A의 대각원소인 부분고유치 중 N-M개의 가장 작은 부분 고유치와 일치하는 고유벡터 U로 정의될 수 있다.
주파수 스펙트럼 생성부(33)는 고유치 분해부(32)에 의해 생성된 고유치를 이용하여 주파수 스펙트럼을 생성한다.
즉, 고유치 분해부(32)에 의해 구해진 신호 부분공간 US와 잡음 부분공간 UN을 아래의 수학식 6과 같이 곱하여 주파수 스펙트럼을 생성한다.
Figure 112017033572686-pat00006
여기서, 주요 신호 부분공간은
Figure 112017033572686-pat00007
이다.
파라미터 검출부(40)는 주파수 스펙트럼 검출부(30)에 의해 주파수 스펙트럼을 이용하여 기 설정된 파라미터를 검출한다. 여기서, 파라미터에는 거리, 속도, 각도 등이 포함될 수 있다.
도 4 를 참조하면, 파라미터 검출부(40)는 주파수 추정부(41) 및 파라미터 변환부(42)를 포함한다.
주파수 추정부(41)는 주파수 스펙트럼 검출부(30)에 의해 검출된 주파수 중 어느 하나를 기 설정된 검출 조건에 따라 선별하고, 이 주파수를 해당 FMCW 신호의 주파수로 추정한다. 여기서, 검출 조건은 주파수 스펙트럼의 크기가 가장 큰 주파수이며, 주파수 스펙트럼의 크기가 가장 큰 주파수가 해당 FMCW 신호의 주파수로 추정될 수 있다.
이에, 주파수 추정부(41)는 주파수 스펙트럼 검출부(30)에 의해 검출된 주파수 스펙트럼 중 주파수 스펙트럼의 크기가 가장 큰 주파수를 해당 FMCW 신호의 주파수로 추정한다.
한편, FMCW 신호는 거리, 속도, 각도 등과 같은 파라미터와 맵핑될 수 있는 바, 파라미터 변환부(42)는 주파수 추정부(41)에 의해 검출된 주파수를 원하는 파라미터로 변환한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법을 도 5 를 참조하여 설명한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법의 순서도이다.
도 5 를 참조하면, RF 신호처리부(10)는 DSP로부터 입력된 주파수변조제어신호에 응답하여 타겟으로 송신신호를 송신하고 타겟에 의해 반사된 수신신호를 수신한 후, 수신신호에서 거리 정보를 포함한 비트신호를 추출한다(S10).
RF 신호처리부(10)에 의해 비트신호가 추출됨에 따라, 보간부(20)는 비트신호를 보간 처리(S20)하여 샘플수를 증가시킨다.
이어 주파수 스펙트럼 검출부(30)는 보간부(20)에 의해 처리된 수신신호를 이용하여 자기 상관 함수를 생성하고(S30), 생성된 자기 상관 함수를 이용하여 고유치 분해를 수행한다(S40).
이어 주파수 스펙트럼 검출부(30)는 고유치 분해를 통해 구해진 신호 부분공간과 잡음 부분공간을 이용하여, 주파수 스펙트럼을 생성한다(S50).
파라미터 검출부(40)는 주파수 스펙트럼 검출부(30)에 의해 검출된 주파수 중 주파수 스펙트럼의 크기가 가장 큰 주파수를 해당 FMCW 신호의 주파수로 추정하고(S60), 검출된 주파수를 원하는 파라미터, 예를 들어 거리, 속도, 각도 등으로 변환한다(S70).
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법은 정교한 차단주파수를 갖는 필터를 사용하지 않으면서도 접근영역의 장애물을 탐지할 수 있고, 차량용 레이더 시스템의 제조 비용 및 제작 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치 및 방법은 FMCW 레이더의 파라미터를 추정함에 있어 해상도 및 정확도를 향상시킴으로써, 국방, 의료, 자동차, 로봇, 조선 등 다양한 민군수용에 활용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: RF 신호처리부
20: 보간부
21: ADC
22: 보간 처리부
30: 주파수 스펙트럼 검출부
31: 자기 상관 함수 생성부
32: 고유치 분해부
33: 주파수 스펙트럼 생성부
40: 파라미터 검출부
41: 주파수 추정부
42: 파라미터 변환부

Claims (17)

  1. 타겟에서 반사된 거리 정보를 포함하는 수신신호를 추출하는 RF(Radio Frequency) 신호 처리부;
    상기 RF 신호 처리부에 의해 추출된 수신신호를 보간하여 수신신호의 샘플수를 증가시키는 보간부; 및
    상기 보간부에 의해 처리된 수신신호에서 주파수 스펙트럼을 검출하는 주파수 스펙트럼 검출부를 포함하며,
    상기 주파수 스펙트럼 검출부는 상기 보간부에 의해 보간처리된 수신신호를 이용하여 자기 상관 함수를 생성하는 자기 상관 함수 생성부; 상기 자기 상관 함수 생성부에 의해 생성된 자기 상관 함수를 이용하여 고유치 분해를 수행하는 고유치 분해부; 및 상기 고유치 분해부에 의해 생성된 고유치를 이용하여 주파수 스펙트럼을 생성하는 주파수 스펙트럼 생성부를 포함하고,
    상기 고유치 분해부는 자기 상관 함수를 고유치 분해하여 신호 부분공간과 잡음 부분공간으로 구분하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 부분공간은 대각행렬의 대각원소인 부분 고유치 중에 M개의 가장 큰 부분 고유치와 일치하는 고유벡터이고, 상기 잡음 부분공간은 대각행렬의 대각원소인 부분 고유치 중에 N-M개의 가장 작은 부분 고유치와 일치하는 고유벡터인 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 스펙트럼 생성부는
    상기 신호 부분공간과 상기 잡음 부분공간을 곱하여 주파수 스펙트럼을 생성하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 주파수 스펙트럼을 이용하여 기 설정된 파라미터를 검출하는 파라미터 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 파라미터 검출부는
    상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 중 어느 하나를 기 설정된 검출 조건에 따라 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 신호의 주파수로 추정하는 주파수 추정부; 및
    상기 주파수 추정부에 의해 추정된 주파수를 기 설정된 파라미터로 변환하는 파라미터 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 주파수 추정부는 상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 스펙트럼 중 주파수 스펙트럼의 크기가 가장 큰 주파수를 검출하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 파라미터는 타겟과의 거리와 속도 및 각도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 장치.
  10. RF(Radio Frequency) 신호 처리부가 타겟에서 반사된 거리 정보를 포함하는 수신신호를 추출하는 단계;
    보간부가 상기 RF 신호 처리부에 의해 추출된 수신신호를 보간하여 샘플수가 증가하도록 처리하는 단계;
    주파수 스펙트럼 검출부가 상기 보간부에 의해 처리된 수신신호에서 주파수 스펙트럼을 검출하는 단계; 및
    파라미터 검출부가 상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 스펙트럼을 이용하여 기 설정된 파라미터를 검출하는 단계를 포함하며,
    상기 주파수 스펙트럼을 검출하는 단계는 상기 보간부에 의해 보간처리된 수신신호를 이용하여 자기 상관 함수를 생성하고, 생성된 자기 상관 함수를 이용하여 고유치 분해를 수행한 후, 생성된 고유치를 이용하여 주파수 스펙트럼을 생성하며,
    상기 주파수 스펙트럼을 검출하는 단계는 자기 상관 함수를 고유치 분해하여 신호 부분공간과 잡음 부분공간으로 구분하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 신호 부분공간은 대각행렬의 대각원소인 부분 고유치 중에 M개의 가장 큰 부분 고유치와 일치하는 고유벡터이고, 상기 잡음 부분공간은 대각행렬의 대각원소인 부분 고유치 중에 N-M개의 가장 작은 부분 고유치와 일치하는 고유벡터인 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 주파수 스펙트럼을 검출하는 단계는
    상기 신호 부분공간과 상기 잡음 부분공간을 곱하여 주파수 스펙트럼을 생성하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 파라미터를 검출하는 단계는
    상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 중 어느 하나를 기 설정된 검출 조건에 따라 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 신호의 주파수로 추정하고, 추정된 주파수를 상기 파라미터로 변환하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 파라미터를 검출하는 단계는
    상기 주파수 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 주파수 스펙트럼 중 주파수 스펙트럼의 크기가 가장 큰 주파수를 FMCW 신호의 주파수로 추정하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 파라미터는 타겟과의 거리와 속도 및 각도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 시스템의 파라미터 추정 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109471095B (zh) * 2018-11-06 2023-02-14 哈尔滨工程大学 一种基于快速迭代插值的fmcw雷达距离估计方法
KR102667760B1 (ko) * 2021-10-20 2024-05-22 세종대학교산학협력단 딥러닝을 통해 fmcw 레이더의 거리 해상도를 증가시키는 방법 및 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008232832A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Denso Corp 干渉判定方法，ｆｍｃｗレーダ
KR101348512B1 (ko) * 2012-11-08 2014-01-10 재단법인대구경북과학기술원 레이더를 이용한 이동 타겟 판단 장치 및 그 방법
KR101348548B1 (ko) * 2012-11-09 2014-01-16 재단법인대구경북과학기술원 레이더 간섭 제거 장치 및 그 방법
KR101584449B1 (ko) * 2014-08-12 2016-01-11 재단법인대구경북과학기술원 레이더 신호 처리 방법 및 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3378311B2 (ja) * 1993-08-23 2003-02-17 フクダ電子株式会社 Ｒｒ間隔スペクトル分析方法及びその装置
JPH07193502A (ja) * 1993-12-25 1995-07-28 Nippon Columbia Co Ltd データー変換装置
KR100999340B1 (ko) * 2008-07-04 2010-12-08 재단법인대구경북과학기술원 거리 검출 방법 및 이를 이용한 레이더 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008232832A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Denso Corp 干渉判定方法，ｆｍｃｗレーダ
KR101348512B1 (ko) * 2012-11-08 2014-01-10 재단법인대구경북과학기술원 레이더를 이용한 이동 타겟 판단 장치 및 그 방법
KR101348548B1 (ko) * 2012-11-09 2014-01-16 재단법인대구경북과학기술원 레이더 간섭 제거 장치 및 그 방법
KR101584449B1 (ko) * 2014-08-12 2016-01-11 재단법인대구경북과학기술원 레이더 신호 처리 방법 및 장치

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