KR102034546B1 - 차량용 레이더 장치 - Google Patents
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Abstract
차량용 레이더 장치가 개시된다. 본 발명의 차량용 레이더 장치는 빔을 방출하고 오브젝트에 의해 반사된 빔을 수신하는 안테나; 및 상기 안테나로부터 방출되는 빔의 세기와 방향 중 적어도 하나를 조절하는 방사 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 본 발명은 안테나의 물리적인 사이즈를 작게 하면서도 안테나의 성능을 유지 및 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 차량용 레이더 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빔의 세기와 방향을 조절할 수 있는 방사 프레임을 안테나와 인접한 위치에 배치하여 안테나의 물리적인 사이즈를 작게 하면서도 안테나의 성능을 유지 및 향상시킬 수 있도록 하는 차량 레이더 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 편의 기능과 안전 기능을 강화하는 지능형 자동차가 활발하게 개발되고 있다. 지능형 차량은 전기, 전자, 통신, 기계 및 IT 기술과의 융합을 통해 안전성 및 편의성을 획기적으로 향상시켜 주행 안전성을 극대화시킨 첨단 안전 차량이다.
지능형 자동차의 안전기술은 기존의 자동차 기계기술에 IT 기술과 전자제어기술 등의 융합을 통해 차량의 결함, 사고 예방 및 회피, 충돌 등 위험상황으로부터 탑승자를 보호하여 교통사고 및 피해를 줄이는 기술로 정의될 수 있다.
최근에는 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking), 보행자 안전 시스템(Pedestrian Safety System) 등이 차량에 적용되고 있다.
또한, 차량이 주행 중인 차선을 유지하거나 이탈을 방지하기 위한 차선이탈경고 시스템(Lane Departure Warning System, LDWS) 및 차선 유지 지원 시스템(Lane Keeping Assist System, LKAS)도 적용되고 있으며, 차량의 도로 경계를 이탈하는 것을 방지하는 도로 경계 이탈 방지(Road Boundary Departure Protection) 기능도 개발되고 있다. 더불어, 운전자의 편의를 위한 지능형 순항제어(Smart Cruise Control) 기술이 채용되고 있고, 차량의 자율 주행 기술도 많은 관심을 받으며 연구, 개발 중에 있다.
이러한 지능형 자동차에 있어서, 차량 전방을 정확하게 인식하는 기술은 매우 중요하다. 주행 중인 차량의 전방에 위치한 차량 등의 장애물을 인식하는 기술뿐만 아니라, 도로의 형상이나 경계, 도로 주변의 장애물 등을 정확하게 인식하는 것이 요구된다.
차량 전방을 탐지하기 위한 대표적인 센서는 레이더가 있다. 레이더는 차량 전방 물체의 위치와 거리를 인식한다.
이러한 차량의 레이더에 있어서, 안테나는 그 성능을 유지하기 위해서는 기본적인 크기를 반드시 유지하여야 한다.
그러나, 안테나의 물리적인 사이즈를 유지할 경우에는 안테나의 설치가 제한되고, 이를 방지하기 위해 안테나의 사이즈를 감소시키면 안테나의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 안테나의 사이즈를 감소시키면서도 안테나의 성능을 유지할 수 있도록 할 필요성이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2016-0090619호(2016.08.01.)의 '차량용 레이더 장치 및 방사각 조정 방법'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 안테나의 케이스에 빔의 세기와 방향을 조절하는 방사 프레임을 형성하여 차량용 레이더 안테나의 물리적인 사이즈를 작게 하면서도 안테나의 성능을 유지 및 향상시킬 수 있도록 하는 차량용 레이더 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면에 따른 목적은 안테나의 케이스에 빔의 세기를 조절하는 방사 프레임을 형성하고, 차량의 범퍼에도 방사 프레임으로부터 방출된 빔의 방향을 조절하는 방사 프레임을 추가적으로 형성하여 안테나의 크기를 유지 또는 감소시키면서도 안테나의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 레이더 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 레이더 장치는 빔을 방출하고 오브젝트에 의해 반사된 빔을 수신하는 안테나; 및 상기 안테나로부터 방출되는 빔의 세기와 방향 중 적어도 하나를 조절하는 방사 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 방사 프레임은 안테나의 케이스에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 방사 프레임은 금속 재질의 메쉬 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 안테나와 상기 케이스 간의 거리는 안테나의 감지 범위에 따라 조절 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 방사 프레임은 차량의 범퍼에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 레이더 장치는 빔을 방출하고 오브젝트에 의해 반사된 빔을 수신하는 안테나; 상기 안테나로부터 방출되는 빔의 세기를 조절하는 제1 방사 프레임; 및 상기 제1 방사 프레임에 의해 방사된 빔의 방향을 조절하는 제2 방사 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 방사 프레임은 안테나의 케이스에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 방사 프레임은 금속 재질의 메쉬 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 방사 프레임은 차량의 범퍼에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 방사 프레임은 금속 재질의 메쉬 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 레이더 장치는 빔의 세기와 방향을 조절할 수 있는 방사 프레임을 안테나와 인접한 위치에 배치하여 안테나의 물리적인 사이즈를 작게 하면서도 안테나의 성능을 유지 및 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스의 금속 패턴을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 모듈과 케이스까지의 거리에 따른 빔의 세기를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스에 의한 빔 포밍의 예시도이다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스의 금속 패턴을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 모듈과 케이스까지의 거리에 따른 빔의 세기를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스에 의한 빔 포밍의 예시도이다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 구성도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치를 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 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스의 금속 패턴을 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나와 케이스까지의 거리에 따른 안테나의 세기를 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이스에 의한 빔 포밍의 예시도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 레이더 장치는 하우징(10), 제어부(20), 안테나(30), 방사 프레임(100), 및 케이스(40)를 포함한다.
하우징(10)은 상기한 제어부(20), 안테나(30), 방사 프레임(100), 및 케이스(40)를 보호하며, 차량의 범퍼(50) 내부에 설치될 수 있다.
안테나(30)는 오브젝트를 인식하고 그 거리를 감지하기 위한 빔을 방출한다. 안테나(30)는 감지하고자 하는 오브젝트와 그 감지 범위에 따라 위치와 빔포밍이 결정될 수 있다.
안테나(30)는 그 성능을 유지하기 위해서는 물리적인 사이즈를 반드시 소정 사이즈 이상으로 유지하여야 한다. 이는 안테나(30)의 사이즈가 작아질 경우 안테나(30)의 성능이 저하되기 때문이다.
이에, 케이스(40)에는 안테나(30)로부터 방출된 빔의 세기와 방향을 조절할 수 있는 방사 프레임(100)이 형성되어 안테나(30)로부터 오브젝트의 감지 범위 등에 따라 빔의 크기와 방향을 조절한다. 이러한 방사 프레임(100)에 의해 안테나(30)의 물리적인 크기가 감소되면서도 그 성능이 향상될 수 있다.
방사 프레임(100)은 안테나(30)의 케이스(40)에만 형성되는 것은 아니며, 차량의 범퍼(50) 등도 방사 프레임(100)이 형성될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
제어부(20)는 안테나(30)를 제어하여 빔을 방출하고 오브젝트에 반사되어 안테나(30)에 수신된 빔을 이용하여 오브젝트의 위치와 각도를 검출한다. 여기서, 제어부(20)가 수신된 빔을 이용하여 오브젝트의 위치와 각도를 검출하는 것은 당업자가 용이하게 발명할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.
케이스(40)는 안테나(30)의 상부에 설치되어 안테나(30)를 보호한다. 케이스(40)로는 안테나(30)를 보호하는 레이더 돔이 채용될 수 있다.
방사 프레임(100)은 안테나(30)로부터 방출된 빔의 세기와 방향을 조절하는 것으로써, 상기한 바와 같이 안테나(30)와 인접한 케이스(40)에 형성된다.
도 2 를 참조하면, 방사 프레임(100)은 금속 재질의 패턴으로써 메쉬 형태로 형성되며, 안테나(30)로부터 방출된 빔의 세기와 방향을 조절할 수 있다.
방사 프레임(100)에 형성되는 금속 패턴의 형태는 상기한 바와 같이 메쉬 형태로 배치될 수 있으나, 빔의 세기와 방향에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 이 경우, 금속 패턴의 형태에 따라 빔의 세기 및 방향 중 어느 하나만이 조절될 수 있다.
방사 프레임(100)은 안테나(30)로부터 방출된 빔이 수신되면, 수신된 빔의 세기를 증가시키거나 방향을 조절한다. 여기서, 빔의 세기와 방향은 방사 프레임(100)의 금속 패턴에 따라 다르게 조절될 수 있다.
특히, 방사 프레임(100)은 케이스(40)에 형성되어 안테나(30)와 이격되는 바, 안테나(30)와 케이스(40) 간의 거리는 안테나(30)의 감지 범위에 따라 조절 가능하다.
도 3 을 참조하면, 안테나(30)와 방사 프레임(100) 간의 거리에 대한 빔의 세기가 나타나 있다.
설정거리 이내에서는 안테나(30)와 방사 프레임(100) 간의 거리가 증가할수록 빔의 세기도 점차적으로 증가하다가, 설정거리 이후에는 빔의 세기가 상대적으로 크게 유지되고 있음을 알 수 있다.
따라서, 안테나(30)와 방사 프레임(100) 간의 거리에 따른 빔의 세기를 고려하여 안테나(30)와 방사 프레임(100) 간의 거리는 적절하게 조절될 수 있다. 이 경우 설정 거리가 상대적으로 낮으므로, 방사 프레임(100)이 케이스(40)에 형성되더라도 안테나(30)와 방사 프레임(100) 간의 거리가 설정 거리 이상 유지될 수 있으므로, 빔의 세기를 충분하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 안테나(30)와 방사 프레임(100) 간의 거리가 증가할수록 빔의 세기도 증가하는 바, 오브젝트에 대한 안테나(30)의 감지 범위에 따라 안테나(30)와 케이스(40) 간의 거리는 조절될 수도 있다.
이와 같이, 방사 프레임(100)이 기존의 레이더에 구비되어 있는 케이스(40)에 형성되므로 안테나(30)의 크기를 증가시키지 않으면서 그 성능을 유지할 수 있다.
한편, 방사 프레임(100)은 빔의 방향도 조절할 수 있다.
도 4 를 참조하면, 방사 프레임(100)은 빔의 방향을 조절함으로써, 안테나(30)의 빔 포밍을 다양하게 형성할 수 있다.
이에 따라, 안테나(30)의 케이스(40)에 방사 프레임(100)을 형성하되, 안테나(30)의 설치 위치 및 감지하고자 하는 오브젝트 등에 따라 방사 프레임(100)의 금속 패턴을 원하는 형태로 형성하여 빔의 세기와 방향을 조절할 수 있으므로, 안테나(30)의 크기를 감소시키지 않으면서도 안테나(30)의 성능을 유지할 수 있게 된다.
상기한 제1 실시예에서는 안테나(30)의 케이스(40)에만 방사 프레임(100)을 형성한 것을 예시로 설명하였다.
방사 프레임(100)은 안테나(30)의 케이스(40)에만 설치되는 것은 아니며, 차량의 범퍼(50) 등에도 설치될 수 있다. 이를 제2 실시예를 통해 설명한다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 구성도이다.
도 5 를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치는 하우징(10), 제어부(20), 안테나(30), 제1 방사 프레임(200), 제2 방사 프레임(300), 및 케이스(40)를 포함한다.
참고로, 하우징(10), 제어부(20), 안테나(30)는 상기한 실시예와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치는 제1 방사 프레임(200)과 제2 방사 프레임(300)을 포함하여, 이들 제1 방사 프레임(200)과 제2 방사 프레임(300)은 안테나(30)로부터 방출된 빔의 세기와 방향을 조절한다.
이를 위해, 제1 방사 프레임(200)은 안테나(30)의 케이스(40)에 형성되고, 제2 방사 프레임(300)은 범퍼(50)에 형성될 수 있다.
여기서, 제1 방사 프레임(200)과 제2 방사 프레임(300)은 상기한 제1 실시예와 같이 복수 개의 금속 재질의 패턴으로써 메쉬 형태로 형성되며, 안테나(30)로부터 방출된 빔의 세기와 방향을 조절한다.
방사 프레임(100)에 형성되는 금속 패턴의 형태는 상기한 바와 같이 메쉬 형태로 배치될 수 있으나, 빔의 세기와 방향에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
일 예로, 안테나(30)의 케이스(40)에 형성된 제1 방사 프레임(200)은 빔의 세기를 증가시키기에 적합한 형태로 형성하고, 범퍼(50)에 형성된 제2 방사 프레임(300)은 빔의 방향을 조절하기에 적합한 형태로 형성할 수 있다.
그 결과, 안테나(30)로부터 방출된 빔은 케이스(40)에 형성된 제1 방사 프레임(200)에 의해 1차적으로 세기가 증가되고, 이후 범퍼(50)에 형성된 제2 방사 프레임(300)에 의해 방향이 조절될 수 있다.
이에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치는 차량의 각 모서리 부분에 설치될 경우 안테나(30)의 빔의 세기와 방향을 증가시키므로 기존에 비해 넓은 감지 범위를 확보할 수 있게 된다.
한편, 상기한 제1 실시예에서는 방사 프레임(100)이 케이스(40)에 형성되고, 제2 실시예서는 제1 방사 프레임(200)과 제2 방사 프레임(300)이 안테나(30)의 케이스(40)와 범퍼(50)에 형성되는 것을 예시로 설명하였다.
그러나, 방사 프레임(100)은 차량의 범퍼(50)에만 형성될 수도 있다. 이 경우, 방사 프레임(100)은 상기한 제1 실시예와 같이 안테나(30)로부터 방출된 빔의 세기와 방향을 조절할 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치는 빔의 세기와 방향을 조절할 수 있는 방사 프레임을 안테나와 인접한 위치에 배치하여 안테나의 물리적인 사이즈를 작게 하면서도 안테나의 성능을 유지 및 향상시킬 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: 하우징
20: 제어부
30: 안테나
40: 케이스
50: 범퍼
100: 방사 프레임
200: 제1 방사 프레임
300: 제2 방사 프레임
20: 제어부
30: 안테나
40: 케이스
50: 범퍼
100: 방사 프레임
200: 제1 방사 프레임
300: 제2 방사 프레임
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- 빔을 방출하고 오브젝트에 의해 반사된 빔을 수신하는 안테나;
상기 안테나로부터 방출되는 빔의 세기를 조절하는 제1 방사 프레임; 및
상기 제1 방사 프레임에 의해 방사된 빔의 방향을 조절하는 제2 방사 프레임을 포함하는 차량용 레이더 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제1 방사 프레임은 안테나의 케이스에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제1 방사 프레임은 금속 재질의 메쉬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제2 방사 프레임은 차량의 범퍼에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제2 방사 프레임은 금속 재질의 메쉬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더장치.
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