KR102064777B1 - 다중 fmcw 레이더 송수신 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 FMCW 레이더 송신을 동일한 주파수에서 동시에 송신하는 것이다. 즉, 복수의 FMCW 레이더를 시간과 주파수 영역에서 겹치지 않도록 동시에 송신하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 다중 FMCW 레이더 송수신 장치는 적어도 두 개 이상의 FMCW 레이더 송신 신호를 시간 및 주파수 영역에서 서로 겹치지 않도록 동시에 송신하는 레이더 신호 송신부, 레이더 신호 송신부에서 송신한 신호가 반사된 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부, 및 레이더 신호 송신부로 송신한 신호와 레이더 신호 수신부에서 수신한 신호를 토대로 FMCW 레이더 신호를 분석하는 신호 처리부를 포함한다.
Description
본 발명은 다중 FMCW 레이더 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 복수의 FMCW 레이더 송신을 동일한 주파수에서 동시에 송신하는 것이다. 즉, 복수의 FMCW 레이더를 시간과 주파수 영역에서 겹치지 않도록 동시에 송신하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량 자동 운행시 사용되는 레이더 시스템은 주파수변조 연속파(FMCW:Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더가 대표적으로 사용된다.
FMCW 레이더는 전자기파를 목표물에 발사시킨 후, 목표물로부터 반사 에코와 송신 주파수의 일부를 혼합하여 비트 주파수를 계측함으로써 목표물과 레이더 간의 거리를 계측하는 장점이 있다.
이 경우, FMCW 레이더에서 수신되는 반향의 주파수는 이동 물체의 속도에 따라 송신기가 방출하고 있는 신호의 주파수와 다른 값을 가진다.
즉, 주파수 차이에 의해 이동 물체의 속도를 알 수 있고 송신 시간과 수신 시간의 차이에 의해 이동 물체까지의 거리를 측정한다.
차량에서는 하나의 FMCW 레이더만 사용할 경우 많은 양의 사물에 대한 인식 저하 등을 초래하는 문제점이 있었다.
그 일례로, 한국 공개 특허 제 2014-0014159 호에서는 복수의 FMCW 레이더 신호를 각각의 FMCW 레이더 신호 사이에 미리 설정된 타임오프셋으로 복수의 송신 안테나로부터 송신한다. 송신된 FMCW 레이더 신호의 반사로 수신된 신호는 각 주파수 대역으로부터 복수의 비트 신호를 분리한다. 각 다른 공간 위치에서 송신기 안테나를 사용할 수 있고, 분리된 비트 신호에서 유도된 중간신호를 합하여 합성 개구 레이더 이미지를 형성할 수 있는 다중 송신기와 비트 주파수 멀티플렉서를 구비한 FMCW 레이더 시스템에 관한 것이다.
그러나 이 경우에도 서로 다른 FMCW 레이더의 주파수를 달리 사용하므로 주파수 사용 효율이 떨어지므로 주파수 사용 효율이 개선된 다중 FMCW 레이더 송신이 필요하다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은, 복수의 FMCW 레이더 신호를 동일한 주파수로 송신하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명은, 복수의 FMCW 레이더를 시간과 주파수 영역에서 겹치지 않도록 동시에 송신하여 주파수 효율을 높일 수 있는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 장치는 적어도 두 개 이상의 FMCW 레이더 송신 신호를 시간 및 주파수 영역에서 서로 겹치지 않도록 동시에 송신하는 레이더 신호 송신부, 레이더 신호 송신부에서 송신한 신호가 반사된 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부, 및 레이더 신호 송신부로 송신한 신호와 레이더 신호 수신부에서 수신한 신호를 토대로 FMCW 레이더 신호를 분석하는 신호 처리부를 포함한다.
여기서, 레이더 신호 송신부는 FMCW 레이더 신호를 송신하는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부 및 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 다른 FMCW 레이더 신호를 송신하는 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부를 포함한다.
또한, 레이더 신호 수신부는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부의 송신신호와 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부의 송신신호가 반사되어 수신된 신호의 상관을 추출하는 제 1 믹서 및 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부의 송신신호와 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부의 송신신호가 반사되어 수신된 신호의 상관을 추출하는 제 2 믹서를 포함한다.
여기서, 레이더 신호 수신부는 제 1 믹서에서 추출된 신호 중 신호처리에 필요한 신호만 필터링하기 위해 저역대역필터 또는 중간대역필터 중 어느 하나를 사용하는 제 1 필터 및 제 2 믹서에서 추출된 신호 중 신호처리에 필요한 신호만 필터링하기 위해 저역대역필터 또는 중간대역필터 중 어느 하나를 사용하는 제 2 필터를 포함한다.
또한, 레이더 신호 송신부는 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호가 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호보다 제 2 지연 시간 이상 시간 지연 후에 송신한다.
여기서, 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호보다 제 1 주파수 증가분만큼 이동한 제 3 FMCW 레이더 업첩 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호를 송신한다.
또한, 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호보다 제 1 주파수 감소분만큼 이동한 제 4 FMCW 레이더 업첩 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호를 송신한다.
여기서, 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 제 1 FMCW 레이더 다운첩 신호보다 제 2 주파수 증가분만큼 이동한 제 3 FMCW 레이더 다운첩 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 다운첩 신호를 송신한다.
또한, 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 제 1 FMCW 레이더 다운첩 신호보다 제 2 주파수 감소분만큼 이동한 제 4 FMCW 레이더 다운첩 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 다운첩 신호를 송신한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 방법은 제 1 FMCW 레이더 신호를 송신하는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신 단계, 제 1 FMCW 레이더 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 신호를 동시 송신하는 동시 송신 단계, 제 1 FMCW 레이더 신호의 송신 종료 후 제 2 FMCW 레이더 신호를 계속 송신하는 제 2 FMCW 레이더 신호 송신 단계, 제 1 FMCW 레이더 신호 및 제 2 FMCW 레이더 신호가 반사되어 수신된 신호 중 제 1 FMCW 레이더 신호와 상관 관계에 있는 신호를 수신 및 복조하는 제 1 FMCW 레이더 신호 수신 및 복조 단계, 및 제 1 FMCW 레이더 신호 및 제 2 FMCW 레이더 신호가 반사되어 수신된 신호 중 제 2 FMCW 레이더 신호와 상관 관계에 있는 신호를 수신 및 복조하는 제 2 FMCW 레이더 신호 수신 및 복조 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 다중 FMCW 레이더 송수신 장치 및 방법은 복수의 FMCW 레이더 신호를 동일한 주파수로 송신하는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 다중 FMCW 레이더 송수신 장치 및 방법은 복수의 FMCW 레이더를 시간과 주파수 영역에서 겹치지 않도록 동시에 송신하여 주파수 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 레이더 신호 송신부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1의 레이더 신호 수신부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부와 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부의 송신 신호를 상세히 나타낸 타이밍도이다.
도 5는 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호가 시간 및 주파수 영역에서 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호와 겹치지 않아야 하는 영역인 제 3 FMCW 레이더 업첩 신호와 제 4 FMCW 레이더 업첩 신호를 상세히 나타낸 타이밍도이다.
도 6은 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호가 시간 및 주파수 영역에서 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호와 겹치지 않아야 하는 영역인 제 3 FMCW 레이더 다운첩 신호와 제 4 FMCW 레이더 다운첩 신호를 상세히 나타낸 타이밍도이다.
도 7은 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부와 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신한 신호를 예를 들어 나타낸 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1의 레이더 신호 송신부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1의 레이더 신호 수신부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부와 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부의 송신 신호를 상세히 나타낸 타이밍도이다.
도 5는 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호가 시간 및 주파수 영역에서 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호와 겹치지 않아야 하는 영역인 제 3 FMCW 레이더 업첩 신호와 제 4 FMCW 레이더 업첩 신호를 상세히 나타낸 타이밍도이다.
도 6은 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호가 시간 및 주파수 영역에서 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신하는 신호와 겹치지 않아야 하는 영역인 제 3 FMCW 레이더 다운첩 신호와 제 4 FMCW 레이더 다운첩 신호를 상세히 나타낸 타이밍도이다.
도 7은 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부와 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부에서 송신한 신호를 예를 들어 나타낸 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접 연결되어 있다거나 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석될 수 있으며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
또한, 이하의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 더욱 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 장치를 나타낸 구성도이며, 도 2 내지 도 7은 도 1을 상세히 설명하기 위한 구성도 및 타이밍도이다.
이하 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 장치 및 방법을 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 장치는 적어도 두 개 이상의 FMCW 레이더 송신 신호를 시간 및 주파수 영역에서 서로 겹치지 않도록 동시에 송신하는 레이더 신호 송신부(200), 레이더 신호 송신부(200)에서 송신한 신호가 반사된 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부(300), 및 레이더 신호 송신부(200)로 송신한 신호와 레이더 신호 수신부(300)에서 수신한 신호를 토대로 FMCW 레이더 신호를 분석하는 신호 처리부(100)를 포함한다.
여기서, 레이더 신호 송신부(200)에서의 송신은 레이더 신호 송신부(200)에서 송신한 신호가 이동 물체 및 고정 물체에 반사되어 레이더 신호 수신부(300)로 수신된 신호를 토대로 분석하여 시간 및 주파수가 겹치지 않도록 한다.
신호 처리부(100)에서는 자기 차량의 전방에 있는 이동 물체 또는 고정 물체의 속도 및 상대 거리를 측정하기 위해 레이더 신호 송신부(200)를 제어하여 복수의 FMCW 레이더 신호를 송신한다.
레이더 신호 송신부(200)에서 송신된 신호는 이동 물체 또는 고정 물체로부터 반사되어 수신된다.
이때, 이동 물체 또는 고정 물체는 자차와의 상대 속도에 따라 도플러 주파수만큼 주파수 차이가 발생하여 수신되며, 자차와의 상대 거리에 따라 시간 지연되어 수신된다.
도플러 주파수는 v/c*f로 정의된다. 이때, v는 상대 속도, c는 광속, f는 사용 주파수를 의미한다.
예를 들어, 24[GHz] 대역의 주파수를 사용하여 시속 100[km]로 자차가 진행하고 있을 때 고정 물체에서 반사된 신호는 1,754[Hz]만큼 높은 24. 000001754[GHz]로 수신된다.
한편, 전파의 속도는 광속과 동일하다. 예를 들어, 100[m] 전방의 이동 물체 또는 고정 물체에서 반사되어 수신되는 왕복 시간 지연은 2*330[nsec]임을 알 수 있다.
도 2는 도 1의 레이더 신호 송신부(200)를 상세히 나타낸 구성도이며, 레이더 신호 송신부(200)는 FMCW 레이더 신호를 송신하는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210) 및 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)에서 송신하는 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 다른 FMCW 레이더 신호를 송신하는 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 시간과 주파수가 겹치지 않게 송신하기 위해 레이더 신호 송신부(200)에서 송신한 신호가 반사되어 레이더 신호 수신부(300)에서 주파수 변동 및 시간 지연으로 수신된 신호를 토대로 겹치지 않도록 한다.
제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210) 및 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)는 별도의 회로로 별도로 구성될 수도 있으나 하나의 회로로 구성되어 다중 송신할 수도 있다. 즉, 신호 처리부(100)에서 다중 FMCW 레이더 신호를 미리 합성하여 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)에서 주파수만 RF로 천이하여 송신할 수도 있다.
도 3은 도 1의 레이더 신호 수신부(300)를 상세히 나타낸 구성도이며, 레이더 신호 수신부(300)는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)의 송신신호와 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)의 송신신호가 반사되어 수신된 신호의 상관을 추출하는 제 1 믹서(330) 및 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)의 송신신호와 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)의 송신신호가 반사되어 수신된 신호의 상관을 추출하는 제 2 믹서(340)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 레이더 신호 수신부(300)는 제 1 믹서(330)에서 추출된 신호 중 신호처리에 필요한 신호만 필터링하기 위해 저역대역필터 또는 중간대역필터 중 어느 하나를 사용하는 제 1 필터(310) 및 제 2 믹서(340)에서 추출된 신호 중 신호처리에 필요한 신호만 필터링하기 위해 저역대역필터 또는 중간대역필터 중 어느 하나를 사용하는 제 2 필터(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 레이더 신호 수신부(300)는 제 1 믹서(330) 또는 제 2 믹서(340)에서 생긴 고조파를 제거하기 위해 제 1 필터(310) 또는 제 2 필터(320)에 저역대역필터를 사용하는 것이 일반적이다.
한편, 레이더 신호 수신부(300)는 레이더 표면에 이물질 등으로 인하여 레이더 신호 송신부(200)에서 송신한 신호가 레이더 신호 수신부(300)로 수신될 경우 이에 대한 간섭을 줄이기 위해 중간대역필터를 사용한다.
또한, 레이더 신호 송신부(200)에서 송신한 신호가 레이더 신호 수신부(300)로 직접 수신되는 신호를 제거하기 위해서도 중간대역필터를 사용한다.
도 4는 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)와 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)의 송신 신호를 상세히 나타낸 타이밍도이며, 레이더 신호 송신부(200)는 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)에서 송신하는 신호가 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)에서 송신하는 신호보다 제 2 지연 시간(410) 이상 시간 지연 후에 송신하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 시간 지연은 레이더 신호 송신부(200)의 송신신호가 레이더 신호 수신부(300)로 반사되어 수신될 때 생기는 시간 지연을 포함하며, 레이더 신호 송신부(200)와 레이더 신호 수신부(300)의 시스템 마진과 레이더 신호 수신부(300)에서 복조시 생기는 주파수 이미지 등을 고려하여 지연한다.
FMCW 레이더 송신을 하나만 사용할 경우 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)와 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600) 사이에 제 1 지연 시간(400)을 필요로 한다.
그러나 복수의 FMCW 레이더를 사용하고 시간 및 주파수와 겹치지 않게 동시 송신할 경우 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)와 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600) 사이에 제 2 지연 시간(410)만 필요로 한다.
따라서 복수의 FMCW 레이더를 사용 시 같은 주파수를 시간을 나누어 동시에 송신하므로 시간 및 주파수를 효율적으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 24[GHz]의 FMCW레이더 신호인 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500) 및 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)가 송신되는 시간이 각각 10,000[nsec]이고 100[m]에서 반사된 신호만 고려할 경우 제 1 지연 시간(400)과 제 2 지연 시간(410)은 660[nsec]로 설정할 수 있다.
이때, 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)와 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)를 따로 보낼 경우 20,660[nsec]의 송신 시간이 필요하나 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)와 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)를 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않게 동시 송신할 경우 10,660[nsec]로 현저히 송신 시간이 줄어들어 시간 및 주파수를 효율적으로 사용할 수 있다.
위와 같이 제 2 지연 시간(410)은 100[m] 전방의 이동 물체 및 고정 물체에서 반사된 신호를 고려하여 적어도 660[nsec] 이상을 사용한다.
도 5는 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)에서 송신하는 신호가 시간 및 주파수 영역에서 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)에서 송신하는 신호와 겹치지 않아야 하는 영역인 제 3 FMCW 레이더 업첩 신호(510)와 제 4 FMCW 레이더 업첩 신호(520)를 상세히 나타낸 타이밍도이며, 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)에서 송신하는 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)보다 제 1 주파수 증가분(730)만큼 이동한 제 3 FMCW 레이더 업첩 신호(510)와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)를 송신하는 것을 특징으로 한다. 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)에서 송신하는 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)보다 제 1 주파수 감소분(740)만큼 이동한 제 4 FMCW 레이더 업첩 신호(520)와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)를 송신하는 것을 특징으로 한다.
도 6은 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)에서 송신하는 신호가 시간 및 주파수 영역에서 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)에서 송신하는 신호와 겹치지 않아야 하는 영역인 제 3 FMCW 레이더 다운첩 신호(820)와 제 4 FMCW 레이더 다운첩 신호(810)를 상세히 나타낸 타이밍도이며, 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)에서 송신하는 제 1 FMCW 레이더 다운첩 신호(800)보다 제 2 주파수 증가분(750)만큼 이동한 제 3 FMCW 레이더 다운첩 신호(820)와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 다운첩 신호(900)를 송신하는 것을 특징으로 한다. 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)에서 송신하는 제 1 FMCW 레이더 다운첩 신호(800)보다 제 2 주파수 감소분(760)만큼 이동한 제 4 FMCW 레이더 다운첩 신호(810)와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 다운첩 신호(900)를 송신하는 것을 특징으로 한다.
도 7은 도 2의 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부(210)와 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부(220)에서 송신한 신호를 예를 들어 나타낸 타이밍도이며, 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)와 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600) 사이를 제 2 지연 시간(410)만큼 지연하여 송신하고 제 1 FMCW 레이더 다운첩 신호(800)와 제 2 FMCW 레이더 다운첩 신호(900) 사이를 제 7 지연 시간(413)만큼 동일하게 지연하여 송신하는 타이밍도를 나타낸다.
제 2 지연 시간(410) 구간에서 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)만 송신되고 제 5 지연 시간(411) 구간에서 같은 시간에 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)와 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)가 동시에 송신된다. 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)의 송신이 종료된 이후 제 6 지연 시간(412) 구간에서 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)만 송신된다.
이와 마찬가지로 제 7 지연 시간(413) 구간에서 제 1 FMCW 레이더 다운첩 신호(800)만 송신되고 제 8 지연 시간(414) 구간에서 제 1 FMCW 레이더 다운첩 신호(800)와 제 2 FMCW 레이더 다운첩 신호(900)가 동시 송신되며, 제 9 지연 시간(415) 구간에서 제 2 FMCW 레이더 다운첩 신호(900)만 송신된다.
이와 같이, 동일한 주파수 영역에서 동시에 송신하여도 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않으므로 간섭없이 수신한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 방법을 나타낸 순서도이며, 다중 FMCW 레이더 송수신 방법은 제 1 FMCW 레이더 신호를 송신하는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신 단계(S100), 제 1 FMCW 레이더 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 신호를 동시 송신하는 동시 송신 단계(S200), 제 1 FMCW 레이더 신호의 송신 종료 후 제 2 FMCW 레이더 신호를 계속 송신하는 제 2 FMCW 레이더 신호 송신 단계(S300), 제 1 FMCW 레이더 신호 및 제 2 FMCW 레이더 신호가 반사되어 수신된 신호 중 제 1 FMCW 레이더 신호와 상관 관계에 있는 신호를 수신 및 복조하는 제 1 FMCW 레이더 신호 수신 및 복조 단계(S400), 및 제 1 FMCW 레이더 신호 및 제 2 FMCW 레이더 신호가 반사되어 수신된 신호 중 제 2 FMCW 레이더 신호와 상관 관계에 있는 신호를 수신 및 복조하는 제 2 FMCW 레이더 신호 수신 및 복조 단계(S500)를 포함한다.
이때, 동시 송신 단계(S200)에서의 시간 지연은 레이더 신호 송신부(200)의 송신신호가 레이더 신호 수신부(300)로 반사되어 수신될 때 생기는 시간 지연을 포함하며, 레이더 신호 송신부(200)와 레이더 신호 수신부(300)의 시스템 마진과 레이더 신호 수신부(300)에서 복조시 생기는 주파수 이미지 등을 고려하여 지연한다.
예를 들어, 24[GHz]의 FMCW레이더 신호인 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500) 및 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)가 송신되는 시간이 각각 10,000[nsec]이고 100[m]에서 반사된 신호만 고려할 경우 제 1 지연 시간(400)과 제 2 지연 시간(410)은 660[nsec]로 설정할 수 있다.
이때, 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)와 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)를 따로 보낼 경우 20,660[nsec]의 송신 시간이 필요하나 제 1 FMCW 레이더 업첩 신호(500)와 제 2 FMCW 레이더 업첩 신호(600)를 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않게 동시 송신할 경우 10,660[nsec]로 현저히 송신 시간이 줄어들어 시간 및 주파수를 효율적으로 사용할 수 있다.
위와 같이 동시 송신 단계(S200)에서 시간 지연인 제 2 지연 시간(410)은 100[m] 전방의 이동 물체 및 고정 물체에서 반사된 신호를 고려하여 적어도 660[nsec] 이상을 사용한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 다중 FMCW 레이더 송수신 장치 및 방법은 복수의 FMCW 레이더 신호를 동일한 주파수로 송신하는 장점이 있으며, 복수의 FMCW 레이더를 시간과 주파수 영역에서 겹치지 않도록 동시에 송신하여 주파수 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
Claims (10)
- 적어도 두 개 이상의 FMCW 레이더 송신 신호를 시간 및 주파수 영역에서 서로 겹치지 않도록 동시에 송신하는 레이더 신호 송신부;
상기 레이더 신호 송신부에서 송신한 신호가 반사된 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부; 및
상기 레이더 신호 송신부로 송신한 신호와 상기 레이더 신호 수신부에서 수신한 신호를 토대로 FMCW 레이더 신호를 분석하는 신호 처리부;를 포함하고,
상기 레이더 신호 송신부는,
제1 FMCW 레이더 신호를 송신하는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신부 및 상기 제 1 FMCW 레이더 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제2 FMCW 레이더 신호를 송신하는 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부를 포함하고,
상기 제1 FMCW 레이더 신호와 상기 제2 FMCW 레이더 신호는, 동일한 중심 주파수로 동일한 주파수 대역에서 송신되고,
상기 제2 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호의 송신은, 상기 제1 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호의 송신이 종료되기 전에 시작되고,
제1 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호의 송신은, 상기 제2 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호의 송신이 종료된 이후에 시작되고,
상기 제2 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호의 송신은, 상기 제1 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호의 송신이 종료되기 전에 시작되는 것을 특징으로 하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 레이더 신호 수신부는,
상기 제 1 FMCW 레이더 신호와 상기 제 1 FMCW 레이더 신호가 반사되어 수신된 신호의 상관을 추출하는 제 1 믹서; 및
상기 제 2 FMCW 레이더 신호와 상기 제 2 FMCW 레이더 신호가 반사되어 수신된 신호의 상관을 추출하는 제 2 믹서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 레이더 신호 수신부는,
상기 제 1 믹서에서 추출된 신호 중 신호처리에 필요한 신호만 필터링하기 위해 저역대역필터 또는 중간대역필터 중 어느 하나를 사용하는 제 1 필터; 및
상기 제 2 믹서에서 추출된 신호 중 신호처리에 필요한 신호만 필터링하기 위해 저역대역필터 또는 중간대역필터 중 어느 하나를 사용하는 제 2 필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부는, 상기 제 1 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호를 제 1 주파수 증가분만큼 이동시킨 제 3 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 상기 제 2 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부는, 상기 제 1 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호를 제 1 주파수 감소분만큼 이동시킨 제 4 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 상기 제 2 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부는, 상기 제 1 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호를 제 2 주파수 증가분만큼 이동시킨 제 3 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 상기 제 2 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 FMCW 레이더 신호 송신부는, 상기 제 1 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호를 제 2 주파수 감소분만큼 이동시킨 제 4 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 상기 제 2 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 다중 FMCW 레이더 송수신 장치. - 제 1 FMCW 레이더 신호를 송신하는 제 1 FMCW 레이더 신호 송신 단계;
상기 제 1 FMCW 레이더 신호와 시간 및 주파수 영역에서 겹치지 않도록 제 2 FMCW 레이더 신호를 동시 송신하는 동시 송신 단계;
상기 제 1 FMCW 레이더 신호의 송신 종료 후 상기 제 2 FMCW 레이더 신호를 계속 송신하는 제 2 FMCW 레이더 신호 송신 단계;
상기 제 1 FMCW 레이더 신호 및 상기 제 2 FMCW 레이더 신호가 반사되어 수신된 신호 중 상기 제 1 FMCW 레이더 신호와 상관 관계에 있는 신호를 수신 및 복조하는 제 1 FMCW 레이더 신호 수신 및 복조 단계; 및
상기 제 1 FMCW 레이더 신호 및 상기 제 2 FMCW 레이더 신호가 반사되어 수신된 신호 중 상기 제 2 FMCW 레이더 신호와 상관 관계에 있는 신호를 수신 및 복조하는 제 2 FMCW 레이더 신호 수신 및 복조 단계;를 포함하고,
상기 제1 FMCW 레이더 신호와 상기 제2 FMCW 레이더 신호는, 동일한 중심 주파수로 동일한 주파수 대역에서 송신되고,
제2 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호의 송신은, 제1 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호의 송신이 종료되기 전에 시작되고,
제1 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호의 송신은, 상기 제2 FMCW 레이더 신호의 업첩 신호의 송신이 종료된 이후에 시작되고,
제2 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호의 송신은, 상기 제1 FMCW 레이더 신호의 다운첩 신호의 송신이 종료되기 전에 시작되는 것을 특징으로 하는 다중 FMCW 레이더 송수신 방법.
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