KR102126071B1 - Method and apparatus for detecting a target - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법을 제공한다. 본 발명에서 제공하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법은 FMCW(frequency modulation continuous wave)방식 및 FSK(frequency shift keying)방식에 기초하는 MFMCW(multiple-frequency modulation continuous wave)탐지신호를 탐지 공간에 방사하는 단계; 상기 MFMCW탐지신호가 상기 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 단계; 상기 반사신호로부터 상기 FMCW방식 및 상기 FSK방식 각각에 대응되는 FMCW신호 및 FSK신호를 분리하는 단계; 및 상기 FMCW신호 및 상기 FSK신호에 기초하여, 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물을 탐지하는 단계를 포함한다.The present invention provides a target detection method using a radar. The method of detecting a target using a radar provided by the present invention comprises radiating a multiple-frequency modulation continuous wave (MFMCW) detection signal based on a frequency modulation keying (FSCW) method and a frequency shift keying (FSK) method into a detection space; Receiving a reflection signal from which the MFMCW detection signal is reflected back from the detection space; Separating the FMCW signal and the FSK signal corresponding to each of the FMCW method and the FSK method from the reflected signal; And detecting a target existing in the detection space, based on the FMCW signal and the FSK signal.

Description

레이더를 이용한 목표물 탐지 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING A TARGET}Method and device for detecting target using radar {METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING A TARGET}

본 발명은 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, FMCW(frequency modulation continuous wave)방식과 FSK(frequency shift keying)방식에 기초하는 MFMCW(multiple-frequency modulation continuous wave)신호를 이용하여 탐지 공간 내에 위치한 목표물을 탐지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting a target using a radar, and more specifically, a multi-frequency modulation continuous wave (MFMCW) signal based on a frequency modulation continuous wave (FMCW) method and a frequency shift keying (FSK) method. It relates to a method and apparatus for detecting a target located in the detection space using.

레이더는 송신 파형을 송신하고 목표물로부터 반사되는 신호를 수신하여 레이더가 반사되는 물체의 구성 요소에 따라 후방 산란한 신호로부터 복잡한 주파수 변조를 분석하는 방식이다. 따라서 송신 파형의 형태에 따라 IF(intermediate frequency) 신호가 달라지며 IF 신호에서 추출할 수 있는 정보 또한 달라진다. Radar is a method of analyzing complex frequency modulation from a signal that is backscattered according to the components of an object to which the radar is reflected by transmitting a transmission waveform and receiving a signal reflected from the target. Therefore, the IF (intermediate frequency) signal varies according to the shape of the transmission waveform, and information that can be extracted from the IF signal also varies.

일반적으로 송신 파형의 형태에 따라 하나의 주파수를 연속적으로 송신하는 CW(continuous wave), 두 개의 주파수를 반복하여 송신하는 FSK(frequency shift keying), 주파수를 삼각파나 램프파로 변조시켜 송신하는 FMCW(frequency modulation continuous wave)로 구분하며, 송신 파형에 따라 추출 가능한 정보가 달라진다. In general, a continuous wave (CW) that continuously transmits one frequency, a frequency shift keying (FSK) that repeatedly transmits two frequencies according to the shape of the transmission waveform, and a frequency that modulates and modulates the frequency to a triangular or ramp wave to transmit the frequency modulation continuous wave), and extractable information varies depending on the transmission waveform.

그 중에서, FMCW 방식은 표적이 움직이지 않아도 탐지 공간 내에 존재 여부를 판단할 수 있는 장점이 있다. 하지만 FMCW 방식은 거리 해상도가 낮고, 거리 해상도가 변조 대역폭에 의존하기 때문에 장애 요소들과 목표로 하는 목표물의 거리가 중복될 경우, 신호를 분리해내기 어려운 단점이 존재한다. 반면, FSK 방식은 서로 다른 주파수에 의해 발생하는 위상 차이를 이용하여 거리를 구하기 때문에 거리 해상도의 제한이 없이 정밀한 거리 측정이 가능한 장점이 있지만, 목표물의 움직임이 없는 경우 존재 여부를 알 수 없는 단점이 존재한다.Among them, the FMCW method has an advantage in that it is possible to determine whether or not the target is present in the detection space even if the target does not move. However, since the FMCW method has a low distance resolution and the distance resolution depends on a modulation bandwidth, there is a disadvantage in that it is difficult to separate a signal when obstacles and target target distances overlap. On the other hand, since the FSK method uses the phase difference generated by different frequencies to obtain the distance, it has the advantage of enabling precise distance measurement without limitation of the distance resolution, but it has the disadvantage of not being able to know if there is no movement of the target. exist.

따라서, FMCW 방식과 FSK 방식의 장점을 모두 이용할 수 있는 새로운 MFMCW(Multiple-Frequency Modulation Continuous Wave) 방식의 송신 파형을 이용한 목표물 탐지 방법 및 장치에 관한 필요성이 대두되고 있다.Accordingly, there is a need for a target detection method and apparatus using a transmission waveform of a new multiple-frequency modulation continuous wave (MFMCW) method that can utilize both the advantages of the FMCW method and the FSK method.

관련 선행기술로는 한국등록특허 제10-1199169호(발명의 명칭: 타깃물체 감지 방법 및 레이더 장치, 등록일자: 2012년 11월 1일)가 있다.A related prior art is Korean Registered Patent No. 10-1199169 (Invention name: target object detection method and radar device, registration date: November 1, 2012).

본 발명은 FMCW(frequency modulation continuous wave)방식과 FSK(frequency shift keying)방식에 기초하는 MFMCW(multiple-frequency modulation continuous wave)신호를 이용하여, 움직이는 목표물과 움직이지 않은 목표물을 모두 정확하게 탐지할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.The present invention can accurately detect both moving and non-moving targets using a multiple-frequency modulation continuous wave (MFMCW) signal based on a frequency modulation keying (FSMW) method and a frequency shift keying (FSK) method. It is intended to provide a method and apparatus.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법은 FMCW(frequency modulation continuous wave)방식 및 FSK(frequency shift keying)방식에 기초하는 MFMCW(multiple-frequency modulation continuous wave)탐지신호를 탐지 공간에 방사하는 단계; 상기 MFMCW탐지신호가 상기 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 단계; 상기 반사신호로부터 상기 FMCW방식 및 상기 FSK방식 각각에 대응되는 FMCW신호 및 FSK신호를 분리하는 단계; 및 상기 FMCW신호 및 상기 FSK신호에 기초하여, 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물을 탐지하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of detecting a target using a radar provided by the present invention detects a multiple-frequency modulation continuous wave (MFMCW) detection signal based on a frequency modulation continuous wave (FMCW) method and a frequency shift keying (FSK) method. Emitting to the detection space; Receiving a reflection signal from which the MFMCW detection signal is reflected back from the detection space; Separating the FMCW signal and the FSK signal corresponding to each of the FMCW method and the FSK method from the reflected signal; And detecting a target existing in the detection space, based on the FMCW signal and the FSK signal.

바람직하게는, 상기 탐지 공간에 상기 목표물이 존재하지 않을 때, 상기 MFMCW탐지신호를 방사하고, 상기 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 초기반사신호를 수신하는 단계; 및 상기 초기반사신호로부터 초기FMCW신호를 분리하는 단계를 더 포함하고, 상기 목표물을 탐지하는 단계는 상기 초기FMCW신호에 더 기초할 수 있다.Preferably, when the target does not exist in the detection space, emitting the MFMCW detection signal, and receiving an initial reflection signal reflected and returned from the detection space; And separating an initial FMCW signal from the initial reflection signal, and detecting the target may be further based on the initial FMCW signal.

바람직하게는, 상기 목표물을 탐지하는 단계는 상기 FMCW신호 및 상기 초기FMCW신호를 이용하여, 상기 목표물을 1차 탐지하는 단계; 상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지하는 단계; 및 상기 1차 탐지 결과 및 상기 2차 탐지 결과를 종합하여, 상기 목표물을 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step of detecting the target may include: first detecting the target using the FMCW signal and the initial FMCW signal; Secondly detecting the target using the FSK signal; And synthesizing the primary detection result and the secondary detection result, and detecting the target.

바람직하게는, 상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지하는 단계는 상기 FSK신호에 포함된 2개의 상이한 주파수를 갖는 반송파의 도플러 주파수에 기초하여 상기 목표물의 속도를 산출하는 단계; 상기 FSK신호에 FFT(Fast Fourier Transform), 컨볼루션(convolution) 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)을 이용하는 상호상관기법을 적용하여, 상기 목표물까지의 거리를 산출하는 단계; 및 상기 목표물의 속도 및 상기 목표물까지의 거리에 기초하여, 상기 목표물을 2차 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, using the FSK signal, the secondary detection of the target may include calculating a speed of the target based on a Doppler frequency of carriers having two different frequencies included in the FSK signal; Calculating a distance to the target by applying a cross-correlation technique using Fast Fourier Transform (FFT), convolution and Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) to the FSK signal; And secondly detecting the target based on the speed of the target and the distance to the target.

바람직하게는, 상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지하는 단계는 상기 FSK신호에 포함된 상기 2개의 반송파 각각의 도플러 주파수의 차이가 소정의 임계치 이내인 경우에만 탐지할 수 있다.Preferably, the step of secondly detecting the target using the FSK signal may be detected only when a difference between Doppler frequencies of each of the two carriers included in the FSK signal is within a predetermined threshold.

바람직하게는, 상기 MFMCW탐지신호는 상기 FMCW방식에 대응되는 제1 시간(Tfmcw) 동안에는 소정의 변조대역폭 내에서 변조된 신호이고, 상기 FSK방식에 대응되는 제2 시간(Tfsk) 동안에는 2개의 주파수로 구성된 반송파(carrier)를 반복하여 송신하는 신호일 수 있다.Preferably, the MFMCW detection signal is a signal modulated within a predetermined modulation bandwidth during a first time (T fmcw ) corresponding to the FMCW method, and two during a second time (T fsk ) corresponding to the FSK method. It may be a signal that repeatedly transmits a carrier composed of frequencies.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치는 FMCW방식 및 FSK방식에 기초하는 MFMCW탐지신호를 탐지 공간에 방사하는 방사부; 상기 MFMCW탐지신호가 상기 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 수신부; 상기 반사신호로부터 상기 FMCW방식 및 상기 FSK방식 각각에 대응되는 FMCW신호 및 FSK신호를 분리하는 신호분리부; 및 상기 FMCW신호 및 상기 FSK신호에 기초하여, 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물을 탐지하는 탐지부를 포함한다.In addition, in order to achieve the above object, the target detection apparatus using a radar provided in the present invention includes an emitter for radiating an MFMCW detection signal based on the FMCW method and the FSK method to the detection space; A receiver configured to receive a reflection signal from which the MFMCW detection signal is reflected and returned from the detection space; A signal separation unit separating the FMCW signal and the FSK signal corresponding to each of the FMCW method and the FSK method from the reflected signal; And a detection unit detecting a target existing in the detection space based on the FMCW signal and the FSK signal.

바람직하게는, 상기 탐지 공간에 상기 목표물이 존재하지 않을 때, 상기 방사부가 상기 MFMCW탐지신호를 더 방사하고, 상기 수신부가 상기 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 초기반사신호를 더 수신하고, 상기 신호분리부가 상기 초기반사신호로부터 초기FMCW신호를 더 분리하며, 상기 탐지부는 상기 초기FMCW신호에 더 기초할 수 있다.Preferably, when the target does not exist in the detection space, the radiating unit further emits the MFMCW detection signal, and the receiving unit further receives an initial reflection signal reflected and returned from the detection space, and the signal separation Further, the initial FMCW signal is further separated from the initial reflection signal, and the detection unit may be further based on the initial FMCW signal.

바람직하게는, 상기 탐지부는 상기 FMCW신호 및 상기 초기FMCW신호를 이용하여, 상기 목표물을 1차 탐지하고, 상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지하고, 상기 1차 탐지 결과 및 상기 2차 탐지 결과를 종합하여, 상기 목표물을 탐지할 수 있다.Preferably, the detection unit performs the primary detection of the target using the FMCW signal and the initial FMCW signal, the secondary detection of the target using the FSK signal, the primary detection result and the 2 The target can be detected by synthesizing the results of the difference detection.

바람직하게는, 상기 탐지부가 상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지할 때, 상기 FSK신호에 포함된 2개의 상이한 주파수를 갖는 반송파의 도플러 주파수에 기초하여 상기 목표물의 속도를 산출하고, 상기 FSK신호에 FFT, 컨볼루션 및 IFFT을 이용하는 상호상관기법을 적용하여, 상기 목표물까지의 거리를 산출하고, 상기 목표물의 속도 및 상기 목표물까지의 거리에 기초하여, 상기 목표물을 2차 탐지할 수 있다.Preferably, when the detection unit secondaryly detects the target using the FSK signal, the speed of the target is calculated based on a Doppler frequency of a carrier having two different frequencies included in the FSK signal, By applying a cross-correlation technique using FFT, convolution, and IFFT to the FSK signal, the distance to the target is calculated, and based on the speed of the target and the distance to the target, the target can be secondly detected. have.

바람직하게는, 상기 탐지부가 상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지할 때, 상기 FSK신호에 포함된 상기 2개의 반송파 각각의 도플러 주파수의 차이가 소정의 임계치 이내인 경우에만 탐지할 수 있다.Preferably, when the detection unit secondaryly detects the target using the FSK signal, it can be detected only when a difference between Doppler frequencies of each of the two carriers included in the FSK signal is within a predetermined threshold. have.

바람직하게는, 상기 MFMCW탐지신호는 상기 FMCW방식에 대응되는 제1 시간(Tfmcw) 동안에는 소정의 변조대역폭 내에서 변조된 신호이고, 상기 FSK방식에 대응되는 제2 시간(Tfsk) 동안에는 2개의 주파수로 구성된 반송파(carrier)를 반복하여 송신하는 신호일 수 있다.Preferably, the MFMCW detection signal is a signal modulated within a predetermined modulation bandwidth during a first time (T fmcw ) corresponding to the FMCW method, and two during a second time (T fsk ) corresponding to the FSK method. It may be a signal that repeatedly transmits a carrier composed of frequencies.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법 및 장치는 FMCW(frequency modulation continuous wave)방식과 FSK(frequency shift keying)방식에 기초하는 MFMCW(multiple-frequency modulation continuous wave)신호를 이용함으로써, 움직이는 목표물과 움직이지 않은 목표물을 모두 정확하게 탐지할 수 있는 효과가 있다.A method and apparatus for detecting a target using a radar according to an embodiment of the present invention by using a multiple-frequency modulation continuous wave (MFMCW) signal based on a frequency modulation continuous wave (FMCW) method and a frequency shift keying (FSK) method, It has the effect of accurately detecting both moving and non-moving targets.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW신호 및 FSK신호를 이용한 목표물 탐지 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FSK신호를 이용한 목표물 탐지 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MFMCW탐지신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FSK신호를 이용한 목표물 탐지 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치의 블록도이다.
1 is a flowchart of a target detection method using a radar according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a target detection method using an FMCW signal and an FSK signal according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a target detection method using an FSK signal according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a waveform of the MFMCW detection signal according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a target detection process using an FSK signal according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a target detection device using a radar according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component. The term and/or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법의 흐름도이다.1 is a flowchart of a target detection method using a radar according to an embodiment of the present invention.

단계 S110에서는, 목표물 탐지 장치가 FMCW(frequency modulation continuous wave)방식 및 FSK(frequency shift keying)방식에 기초하는 MFMCW(multiple-frequency modulation continuous wave)탐지신호를 탐지 공간에 방사한다.In step S110, the target detection device emits a multi-frequency modulation continuous wave (MFMCW) detection signal based on a frequency modulation key (FMCW) method and a frequency shift keying (FSK) method to the detection space.

여기서, FMCW방식은 삼각파, 사인파, 톱니파 및 사각파 등으로 주파수를 변조하여 탐지신호를 전송하는 방식이다. FMCW방식은 목표물이 움직이지 않고, 정지한 경우에도 목표물을 탐지할 수 있는 장점이 있으나, 거리 해상도가 낮고, 변조 대역폭에 의존하기 때문에 장애 요소들과 목표물의 거리가 중복될 경우, 신호를 분리해내기 어려운 단점이 있다.Here, the FMCW method is a method of transmitting a detection signal by modulating frequencies with a triangular wave, a sine wave, a sawtooth wave, and a square wave. The FMCW method has the advantage of being able to detect the target even when the target does not move and stops. However, since the distance resolution is low and depends on the modulation bandwidth, the signal is separated when the distance between the obstacles and the target overlaps. There are disadvantages that are difficult to bet.

또한, FSK방식은 2개의 주파수를 번갈아 전송하는 방식이다. FSK방식은 상이한 주파수에 의해 발생하는 위상 차이를 이용하여 거리를 계산하기 때문에, 거리 해상도의 제한없이 정밀한 거리 측정이 가능한 장점이 있으나, 목표물이 움직이지 않는 경우 목표물을 탐지하기 어려운 단점이 있다. Further, the FSK method is a method of alternately transmitting two frequencies. Since the FSK method calculates the distance by using the phase difference generated by different frequencies, it has an advantage that it is possible to accurately measure the distance without limitation of the distance resolution, but it is difficult to detect the target when the target does not move.

한편, MFMCW탐지신호는 FMCW방식와 FSK방식을 혼합하여 적용함으로써, 그 2가지 방식의 장점을 이용하기 위하여 생성된 신호일 수 있다.Meanwhile, the MFMCW detection signal may be a signal generated to use the advantages of the two methods by applying a mixture of the FMCW method and the FSK method.

다른 실시예에서는, MFMCW탐지신호는 FMCW방식에 대응되는 제1 시간(Tfmcw) 동안에는 소정의 변조대역폭 내에서 변조된 신호이고, FSK방식에 대응되는 제2 시간(Tfsk) 동안에는 2개의 주파수로 구성된 반송파(carrier)를 반복하여 송신하는 신호일 수 있다.In another embodiment, the MFMCW detection signal is a signal modulated within a predetermined modulation bandwidth during the first time (T fmcw ) corresponding to the FMCW method, and has two frequencies during the second time (T fsk ) corresponding to the FSK method. It may be a signal that repeatedly transmits the configured carrier.

예컨대, 도 4를 참조하면, MFMCW탐지신호는 제1 시간(Tfmcw) 동안에는 0Hz에서 50MHz의 변조대역폭까지 주파수가 선형적으로 증가하는 FMCW방식으로 구성될 수 있다. 또한, 제2 시간(Tfsk) 동안에는 40MHz와 50MHz의 2개 주파수로 구성된 반송파를 번갈아가면서 반복하는 FSK방식으로 구성될 수 있다. For example, referring to FIG. 4, the MFMCW detection signal may be configured in an FMCW scheme in which the frequency increases linearly from 0 Hz to 50 MHz modulation bandwidth during the first time (T fmcw ). In addition, during the second time (T fsk ), it may be configured by an FSK method that alternates and repeats carriers composed of two frequencies of 40 MHz and 50 MHz.

또한, MFMCW탐지신호는 도 4와 같이 제1 시간 및 제2 시간이 계속하여 반복되도록 생성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 시간(Tfmcw) 동안 FMCW방식, 제2 시간(Tfsk) 동안 FSK방식, 다시 제1 시간(Tfmcw) 동안 FMCW방식, 제2 시간(Tfsk) 동안 FSK방식, 또 다시 제1 시간(Tfmcw) 동안 FMCW방식 등으로 계속하여 반복될 수 있다.In addition, the MFMCW detection signal may be generated such that the first time and the second time are continuously repeated as shown in FIG. 4. More specifically, the first time period (T fmcw) for FMCW method, a second time (T fsk) for FSK method, method FMCW for another first time period (T fmcw), a second time (T fsk) FSK scheme for, and For the first time (T fmcw ) again, the FMCW method may be continuously repeated.

단계 S120에서는, 목표물 탐지 장치가 그 MFMCW탐지신호가 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신한다.In step S120, the target detection device receives the reflected signal from which the MFMCW detection signal is reflected back from the detection space.

이때, 목표물 탐지 장치는 반사신호를 수신하는데 적합한 안테나를 구비할 수 있으며, 이 안테나를 이용하여 탐지 공간에 위치하고 있는 고정물체(예, 벽, 기둥, 천정 등)와 이동물체(예, 사람, 자동차, 오토바이 등)에 의해 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신할 수 있다.At this time, the target detection device may be equipped with an antenna suitable for receiving the reflected signal, and the fixed object (eg, wall, column, ceiling, etc.) and moving object (eg, person, vehicle) located in the detection space using the antenna , Motorcycle, etc.) to receive the reflected signal.

단계 S130에서는, 목표물 탐지 장치가 반사신호로부터 FMCW방식 및 FSK방식 각각에 대응되는 FMCW신호 및 FSK신호를 분리한다.In step S130, the target detection device separates the FMCW signal and the FSK signal corresponding to each of the FMCW method and the FSK method from the reflected signal.

예컨대, 목표물 탐지 장치는 제1 시간(Tfmcw) 동안의 반사신호로부터 FMCW신호를 분리하고, 제2 시간(Tfsk) 동안의 반사신호로부터 FSK신호를 분리할 수 있다. 또한, 목표물 탐지 장치는 FMCW방식의 변조대역폭이나 FSK방식의 반송파 주파수 등에 관한 정보를 더 참고하여 FMCW신호 및 FSK신호를 분리할 수 있다.For example, the target detection device may separate the FMCW signal from the reflected signal for the first time T fmcw and separate the FSK signal from the reflected signal for the second time T fsk . In addition, the target detection device may separate the FMCW signal and the FSK signal by further referring to information on the modulation bandwidth of the FMCW method or the carrier frequency of the FSK method.

마지막으로 단계 S140에서는, 목표물 탐지 장치가 그 FMCW신호 및 FSK신호에 기초하여, 탐지 공간에 존재하는 목표물을 탐지한다.Finally, in step S140, the target detection device detects the target existing in the detection space based on the FMCW signal and the FSK signal.

이때, 목표물 탐지 장치는 FMCW신호를 이용하여 탐지 공간의 목표물을 탐지할 수 있으며, 이와 동시에 FSK신호를 이용하여 탐지 공간의 목표물을 탐지할 수 있다.At this time, the target detection device may detect the target in the detection space using the FMCW signal, and at the same time, the target in the detection space using the FSK signal.

다른 실시예에서는, 목표물 탐지 장치가 FMCW신호에 포함된 배경에 해당하는 노이즈를 제거하여 목표물을 탐지할 수 있다.In another embodiment, the target detection device may detect the target by removing noise corresponding to the background included in the FMCW signal.

이를 위해, 목표물 탐지 장치는 그 탐지 공간에 목표물이 존재하지 않을 때, MFMCW탐지신호를 방사하고, 그 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 초기반사신호를 수신한 후, 그 초기반사신호로부터 초기FMCW신호를 분리할 수 있다. 그리고, 목표물 탐지 장치는 탐지 공간에 존재하는 목표물을 탐지할 때, 그 FMCW신호 및 FSK신호뿐만 아니라 그 초기FMCW신호에 더 기초하여 목표물을 탐지할 수 있다.To this end, the target detection device emits an MFMCW detection signal when a target does not exist in the detection space, receives an initial reflection signal that is reflected back from the detection space, and then receives an initial FMCW signal from the initial reflection signal. Can be separated. And, when detecting a target existing in the detection space, the target detection device may detect the target based on the FMCW signal and the FSK signal as well as the initial FMCW signal.

한편, 목표물 탐지 장치가 그 FMCW신호 및 FSK신호에 기초하여 목표물을 탐지하는 자세한 방법에 관하여는 도 2에 대한 설명에서 구체적으로 후술한다.Meanwhile, a detailed method for the target detection apparatus to detect the target based on the FMCW signal and the FSK signal will be described later in detail with reference to FIG. 2.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법 및 장치는 FMCW방식과 FSK방식에 기초하는 MFMCW신호를 이용함으로써, 움직이는 목표물과 움직이지 않은 목표물을 모두 정확하게 탐지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the method and apparatus for detecting a target using a radar according to an embodiment of the present invention have an effect of accurately detecting both a moving target and a non-moving target by using an MFMCW signal based on the FMCW method and the FSK method. have.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW신호 및 FSK신호를 이용한 목표물 탐지 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a target detection method using an FMCW signal and an FSK signal according to an embodiment of the present invention.

단계 S210에서는, 목표물 탐지 장치가 FMCW신호 및 초기FMCW신호를 이용하여, 목표물을 1차 탐지한다.In step S210, the target detection device primarily detects the target using the FMCW signal and the initial FMCW signal.

예컨대, 목표물 탐지 장치는 FMCW신호에서 초기FMCW신호를 제거한 신호를 이용하여, 목표물을 탐지할 수 있다. 이때, 목표물 탐지 장치는 움직이는 목표물 및 움직이지 않고 멈춰있는 목표물을 모두 탐지할 수 있다.For example, the target detection device may detect the target using a signal obtained by removing the initial FMCW signal from the FMCW signal. At this time, the target detection device can detect both a moving target and a stationary target that does not move.

보다 구체적으로, FMCW신호는 목표물이 움직이지 않아도 탐지 공간 내의 존재 여부를 판단할 수 있다. 하지만 FMCW신호에는 목표물에 관한 정보뿐만 아니라, SYAN과 같은 특수한 환경에서 발생하는 많은 장애 요소들에 관한 정보가 아래 수학식 1과 같이 혼재할 수 있다.More specifically, the FMCW signal can determine whether or not the target exists in the detection space even if the target does not move. However, in the FMCW signal, not only information about the target, but also information on many obstacles occurring in a special environment such as SYAN can be mixed as in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018020650354-pat00001
Figure 112018020650354-pat00001

여기서, fb는 목표로 하는 작업자의 IF 신호인 beat 주파수이고, N는 장애 요소의 수를 의미하며m, Ai는 번째 장애 요소에 따른 신호의 크기를 의미한다.Here, f b is the beat frequency, which is the IF signal of the target operator, N is the number of obstacles, and m i is the magnitude of the signal according to the second obstacle.

따라서, 수학식 2와 같이 FFT의 결과를 빼주어 장애 요소들에 의한 간섭 신호를 제거할 수 있어, 목표물의 반사 신호만을 얻을 수 있다. 이와 같은 과정은 시간 축에서 한 주기를 기준 신호로 정하여 반복적으로 빼줌으로써 같은 효과를 얻을 수 있다.Therefore, as shown in Equation 2, the interference signal caused by the obstacles can be removed by subtracting the result of the FFT, so that only the reflected signal of the target can be obtained. The same effect can be obtained by repeatedly subtracting one cycle from the time axis as a reference signal.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112018020650354-pat00002
Figure 112018020650354-pat00002

단계 S220에서는, 목표물 탐지 장치가 FSK신호를 이용하여, 목표물을 2차 탐지한다.In step S220, the target detection device secondaryly detects the target using the FSK signal.

예컨대, 목표물 탐지 장치는 FSK신호로부터 움직이는 목표물을 탐지할 수 있다. 이때, 목표물 탐지 장치가 FSK신호로부터 움직이는 목표물을 탐지하는 자세한 방법에 관하여는 도 3에 대한 설명에서 구체적으로 후술한다.For example, the target detection device may detect a moving target from the FSK signal. In this case, a detailed method of detecting a target moving from the FSK signal by the target detection device will be described later in detail with reference to FIG. 3.

마지막으로 단계 S230에서는, 목표물 탐지 장치가 그 1차 탐지 결과 및 2차 탐지 결과를 종합하여, 목표물을 탐지한다.Finally, in step S230, the target detection device synthesizes the primary detection result and the secondary detection result, and detects the target.

예컨대, 목표물 탐지 장치는 1차 탐지 결과에 포함된 목표물의 집합을 A, 2차 탐지 결과에 포함된 목표물의 집합을 B라고 가정할 때, A로부터 B에 포함된 원소와 동일한 위치의 목표물을 제외(A-B)하고, 이를 B와 합하여 목표물로 탐지((A-B)∪B)할 수 있다.For example, when the target detection apparatus assumes that the set of targets included in the primary detection result is A and the set of targets included in the secondary detection result is B, the targets having the same position as the elements included in B are excluded from A. You can (AB) and combine it with B to detect it as a target ((AB)∪B).

이때, A로부터 B에 포함된 원소와 동일한 위치의 목표물을 제외하는 것은, FSK신호를 이용하면 보다 높은 해상도로 목표물을 탐지할 수 있기 때문이다.At this time, the target of the same position as the element included in A is excluded because the target can be detected with a higher resolution using the FSK signal.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FSK신호를 이용한 목표물 탐지 방법의 흐름도이다.3 is a flowchart of a target detection method using an FSK signal according to an embodiment of the present invention.

단계 S310에서는, 목표물 탐지 장치가 FSK신호에 포함된 2개의 상이한 주파수를 갖는 반송파의 도플러 주파수에 기초하여 목표물의 속도를 산출한다.In step S310, the target detection device calculates the speed of the target based on the Doppler frequency of the carrier having two different frequencies included in the FSK signal.

예컨대, 2개의 다른 주파수의 반송파를 송신하여 반사된 신호는 각각의 반송파 주파수에 해당하는 도플러 주파수의 성분을 갖게 되며, 목표물 탐지 장치는 이 도플러 주파수를 구하여 속도를 계산할 수 있다. 이 때, 2개의 반송파 주파수에 생기는 도플러 주파수의 차이는 매우 작기 때문에 속도가 같을 경우 도플러 주파수가 같다고 가정하여, 2개의 속도 성분이 같은지 판단한다. For example, a signal reflected by transmitting two different frequency carriers has a component of the Doppler frequency corresponding to each carrier frequency, and the target detection device can calculate the speed by obtaining the Doppler frequency. At this time, since the difference between the Doppler frequencies occurring between the two carrier frequencies is very small, it is assumed that the Doppler frequencies are the same when the speeds are the same, and it is determined whether the two speed components are the same.

또한, 목표물 탐지 장치는 1개의 반송파 주파수에서만 속도 성분이 검출되거나 2개의 반송파 주파수에서의 속도 정보가 서로 다르다면 노이즈에 의한 오동작으로 판별하며, 2개의 속도 성분이 같은 경우에만 속도 정보를 추출할 수 있다.In addition, the target detection device determines if a velocity component is detected only at one carrier frequency or if the velocity information at two carrier frequencies are different, it is determined as a malfunction due to noise, and the velocity information can be extracted only when the two velocity components are the same. have.

단계 S320에서는, 목표물 탐지 장치가 FSK신호에 FFT(Fast Fourier Transform)를 통하여 시간축 신호를 주파수축으로 바꾼 후, 컨볼루션(convolution)을 위해 conjugate를 취한 수신신호

Figure 112020019249742-pat00010
Figure 112020019249742-pat00011
를 곱하고 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)을 이용하여 시간축으로 도메인을 변환하는 상호상관기법을 적용하여, 목표물까지의 거리를 산출한다.In step S320, the target detection device converts the time-axis signal to the frequency axis through an FFT (Fast Fourier Transform) to the FSK signal, and then receives the conjugate signal for convolution.
Figure 112020019249742-pat00010
Wow
Figure 112020019249742-pat00011
The distance to the target is calculated by multiplying and applying a cross-correlation technique that transforms the domain on the time axis using IFFT (Inverse Fast Fourier Transform).

예컨대, 목표물 탐지 장치는 수학식 3을 이용하여 목표물까지의 거리 성분을 산출할 수 있다.For example, the target detection device may calculate the distance component to the target using Equation (3).

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018020650354-pat00003
Figure 112018020650354-pat00003

마지막으로 단계 S330에서는, 목표물 탐지 장치가 그 목표물의 속도 및 목표물까지의 거리에 기초하여, 목표물을 2차 탐지한다.Finally, in step S330, the target detection device secondaryly detects the target based on the speed of the target and the distance to the target.

이때, 목표물 탐지 장치는 목표물의 속도, 거리와 같은 위치 정보를 알기 위하여 도 5와 같이 FSK 주기별 샘플 수만큼 FSK신호를 분리하여 신호를 처리할 수 있다. FSK 방식은 2개의 다른 전송파 주파수의 위상차를 이용하여 거리를 구하기 때문에 2개의 신호의 위상차를 얼마나 정확하게 구할 수 있는지의 여부가 신호처리의 핵심이라고 할 수 있다. 목표물 탐지 장치는 2개의 다른 전송파 주파수의 스위칭 과정을 알고 있기 때문에 FSK 주기별 샘플의 수만큼 다시 신호를 분리시킬 수 있다. 예를 들어, FSK 주기 샘플과 대응되는 분리된 4개의 수신신호(s1, s2, s3, s4)는 1차 FFT를 거쳐 서로 다른 캐리어 주파수를 가진 2쌍(f1, f3), (f2,f4)으로 분리되어 각각 Conjugate 곱셈기(f13), (f24)와 2차 FFT를 거쳐 상호 상관을 취하여 2개의 상호상관 값을 얻게 된다. At this time, the target detection device may process the signal by separating the FSK signal by the number of samples per FSK period as shown in FIG. 5 to know the location information such as the speed and distance of the target. Since the FSK method uses the phase difference of two different transmission frequency to obtain a distance, it can be said that the key to signal processing is how accurately the phase difference between the two signals can be obtained. Since the target detection device knows the switching process of two different carrier frequencies, the signal can be separated again by the number of samples per FSK period. For example, the separated four received signals (s1, s2, s3, s4) corresponding to the FSK period samples are two pairs (f1, f3), (f2, f4) having different carrier frequencies through the primary FFT. Separated by, Conjugate multiplier (f13), (f24) and cross-correlation through the second FFT to obtain two cross-correlation values.

다른 실시예에서는, 목표물 탐지 장치가 FSK신호에 포함된 2개의 반송파 각각의 도플러 주파수의 차이가 소정의 임계치 이내인 경우에만 목표물을 2차 탐지할 수 있다.In another embodiment, the target detection device may secondaryly detect the target only when the difference between the Doppler frequencies of the two carriers included in the FSK signal is within a predetermined threshold.

즉, 목표물 탐지 장치는 1개의 반송파 주파수에서만 도플러 주파수의 차이로부터 속도 성분이 검출되거나 2개의 반송파 주파수에서의 속도 정보가 서로 다르게 검출된다면, 이를 노이즈에 의한 오동작으로 판별하여 목표물을 2차 탐지하지 않을 수 있다. 반면에, 목표물 탐지 장치는 2개의 속도 성분의 차이가 임계치 이내인 경우에만, 목표물을 2차 탐지할 수 있다.That is, if the velocity component is detected from the difference in the Doppler frequency or the velocity information in the two carrier frequencies are different from each other, the target detection apparatus may not detect the target secondaryly by determining this as a malfunction due to noise. You can. On the other hand, the target detection device can secondarily detect the target only when the difference between the two speed components is within a threshold.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치의 블록도이다.6 is a block diagram of a target detection device using a radar according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치(600)는 방사부(610), 수신부(620), 신호분리부(630) 및 탐지부(640)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, a target detection device 600 using a radar according to an embodiment of the present invention includes a radiating unit 610, a receiving unit 620, a signal separation unit 630, and a detection unit 640 You can.

이때, 목표물 탐지 장치(600)는 다양한 목적의 레이더 시스템에 탑재될 수 있다. 예컨대, 목표물 탐지 장치(600)는 공장, 조선소, 건설현장 등의 위험 지역에서 사람을 탐지하기 위한 레이더 시스템에 탑재될 수 있다.At this time, the target detection device 600 may be mounted on a radar system for various purposes. For example, the target detection device 600 may be mounted on a radar system for detecting a person in a dangerous area such as a factory, shipyard, or construction site.

방사부(610)는 FMCW방식 및 FSK방식에 기초하는 MFMCW탐지신호를 탐지 공간에 방사한다.The radiator 610 radiates an MFMCW detection signal based on the FMCW method and the FSK method to the detection space.

다른 실시예에서는, MFMCW탐지신호는 FMCW방식에 대응되는 제1 시간(Tfmcw) 동안에는 소정의 변조대역폭 내에서 변조된 신호이고, FSK방식에 대응되는 제2 시간(Tfsk) 동안에는 2개의 주파수로 구성된 반송파(carrier)를 반복하여 송신하는 신호일 수 있다.In another embodiment, the MFMCW detection signal is a signal modulated within a predetermined modulation bandwidth during the first time (T fmcw ) corresponding to the FMCW method, and has two frequencies during the second time (T fsk ) corresponding to the FSK method. It may be a signal that repeatedly transmits the configured carrier.

수신부(620)는 MFMCW탐지신호가 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신한다.The receiving unit 620 receives the reflected signal from which the MFMCW detection signal is reflected from the detection space and returns.

한편, 도 6에서는 편의상 수신부(620)가 방사부(610)로부터 정보(즉, 반사신호)를 수신하는 것으로 표시하였으나, 실제로는 방사부(610)는 탐지 공간에 방사하고, 수신부(620)는 탐지 공간으로부터 반사신호를 수신한다.On the other hand, in FIG. 6, for convenience, the receiver 620 is indicated as receiving information (ie, a reflected signal) from the radiator 610, but in reality, the radiator 610 radiates to the detection space, and the receiver 620 is The reflection signal is received from the detection space.

신호분리부(630)는 반사신호로부터 FMCW방식 및 FSK방식 각각에 대응되는 FMCW신호 및 FSK신호를 분리한다.The signal separation unit 630 separates the FMCW signal and the FSK signal corresponding to each of the FMCW method and the FSK method from the reflected signal.

마지막으로 탐지부(640)는 그 FMCW신호 및 FSK신호에 기초하여, 탐지 공간에 존재하는 목표물을 탐지한다.Finally, the detector 640 detects a target existing in the detection space based on the FMCW signal and the FSK signal.

다른 실시예에서는, 탐지 공간에 목표물이 존재하지 않을 때, 방사부(610)가 MFMCW탐지신호를 더 방사하고, 수신부(620)가 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 초기반사신호를 더 수신하고, 신호분리부(630)가 초기반사신호로부터 초기FMCW신호를 더 분리하며, 탐지부(640)는 초기FMCW신호에 더 기초하여 목표물을 탐지할 수 있다.In another embodiment, when the target does not exist in the detection space, the radiator 610 further emits the MFMCW detection signal, and the receiver 620 further receives the initial reflection signal reflected and returned from the detection space, and the signal The separation unit 630 further separates the initial FMCW signal from the initial reflection signal, and the detection unit 640 may further detect the target based on the initial FMCW signal.

또 다른 실시예에서는, 탐지부(640)는 그 FMCW신호 및 초기FMCW신호를 이용하여 목표물을 1차 탐지하고, 그 FSK신호를 이용하여 목표물을 2차 탐지하고, 그 1차 탐지 결과 및 2차 탐지 결과를 종합하여, 목표물을 탐지할 수 있다.In another embodiment, the detector 640 primarily detects the target using the FMCW signal and the initial FMCW signal, and secondly detects the target using the FSK signal, and the primary detection result and the secondary Targets can be detected by synthesizing the detection results.

또 다른 실시예에서는, 탐지부(640)가 그 FSK신호를 이용하여, 목표물을 2차 탐지할 때, FSK신호에 포함된 2개의 상이한 주파수를 갖는 반송파의 도플러 주파수에 기초하여 목표물의 속도를 산출하고, FSK신호에 FFT, 컨볼루션 및 IFFT을 이용하는 상호상관기법을 적용하여, 목표물까지의 거리를 산출하고, 목표물의 속도 및 목표물까지의 거리에 기초하여, 목표물을 2차 탐지할 수 있다.In another embodiment, when the detector 640 secondaryly detects the target using the FSK signal, the target speed is calculated based on the Doppler frequency of the carrier having two different frequencies included in the FSK signal. Then, by applying a cross-correlation technique using FFT, convolution, and IFFT to the FSK signal, the distance to the target is calculated, and the target can be secondly detected based on the speed of the target and the distance to the target.

또 다른 실시예에서는, 탐지부(640)가 그 FSK신호를 이용하여, 목표물을 2차 탐지할 때, FSK신호에 포함된 2개의 반송파 각각의 도플러 주파수의 차이가 소정의 임계치 이내인 경우에만 탐지할 수 있다.In another embodiment, when the detector 640 secondaryly detects the target using the FSK signal, the difference between the Doppler frequencies of each of the two carriers included in the FSK signal is detected only within a predetermined threshold. can do.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written in a program executable on a computer and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)를 포함한다.The computer-readable recording medium includes a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
So far, the present invention has been focused on the preferred embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in terms of explanation, not limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range should be interpreted as being included in the present invention.

Claims (12)

FMCW(frequency modulation continuous wave)방식 및 FSK(frequency shift keying)방식에 기초하는 MFMCW(multiple-frequency modulation continuous wave)탐지신호를 탐지 공간에 방사하는 단계;
상기 MFMCW탐지신호가 상기 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 단계;
상기 반사신호로부터 상기 FMCW방식 및 상기 FSK방식 각각에 대응되는 FMCW신호 및 FSK신호를 분리하는 단계; 및
상기 FMCW신호 및 상기 FSK신호에 기초하여, 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물을 탐지하는 단계
를 포함하고
상기 MFMCW 탐지신호는 제1 시간 동안 FMCW 방식 신호를 포함하고 제2 시간 동안 FSK 방식 신호를 포함하며, 상기 제1 시간 동안의 FMCW 방식 신호와 제2 시간 동안 FSK 방식 신호는 교번적으로 반복하도록 생성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법.
Radiating a multiple-frequency modulation continuous wave (MFMCW) detection signal based on a frequency modulation keying (FSMW) method and a frequency shift keying (FSK) method into a detection space;
Receiving a reflection signal from which the MFMCW detection signal is reflected back from the detection space;
Separating the FMCW signal and the FSK signal corresponding to each of the FMCW method and the FSK method from the reflected signal; And
Detecting a target existing in the detection space based on the FMCW signal and the FSK signal
And includes
The MFMCW detection signal includes the FMCW method signal for the first time and the FSK method signal for the second time, and the FMCW method signal for the first time and the FSK method signal for the second time are generated to alternately repeat. Target detection method using a radar, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 탐지 공간에 상기 목표물이 존재하지 않을 때, 상기 MFMCW탐지신호를 방사하고, 상기 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 초기반사신호를 수신하는 단계; 및
상기 초기반사신호로부터 초기FMCW신호를 분리하는 단계
를 더 포함하고,
상기 목표물을 탐지하는 단계는
상기 초기FMCW신호에 더 기초하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법.
According to claim 1,
When the target does not exist in the detection space, emitting the MFMCW detection signal and receiving an initial reflection signal reflected and returned from the detection space; And
Separating an initial FMCW signal from the initial reflection signal
Further comprising,
The step of detecting the target is
Target detection method using a radar, characterized in that further based on the initial FMCW signal.
제2항에 있어서,
상기 목표물을 탐지하는 단계는
상기 FMCW신호 및 상기 초기FMCW신호를 이용하여, 상기 목표물을 1차 탐지하는 단계;
상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지하는 단계; 및
상기 1차 탐지 결과 및 상기 2차 탐지 결과를 종합하여, 상기 목표물을 탐지하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법.
According to claim 2,
The step of detecting the target is
First detecting the target using the FMCW signal and the initial FMCW signal;
Secondly detecting the target using the FSK signal; And
Synthesizing the primary detection result and the secondary detection result, and detecting the target
Target detection method using a radar, characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지하는 단계는
상기 FSK신호에 포함된 2개의 상이한 주파수를 갖는 반송파의 도플러 주파수에 기초하여 상기 목표물의 속도를 산출하는 단계;
상기 FSK신호에 FFT(Fast Fourier Transform), 컨볼루션(convolution) 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)을 이용하는 상호상관기법을 적용하여, 상기 목표물까지의 거리를 산출하는 단계; 및
상기 목표물의 속도 및 상기 목표물까지의 거리에 기초하여, 상기 목표물을 2차 탐지하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법.
According to claim 1,
The second step of detecting the target using the FSK signal is
Calculating a speed of the target based on a Doppler frequency of carriers having two different frequencies included in the FSK signal;
Calculating a distance to the target by applying a cross-correlation technique using Fast Fourier Transform (FFT), convolution and Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) to the FSK signal; And
Secondly detecting the target based on the speed of the target and the distance to the target
Target detection method using a radar, characterized in that it comprises a.
제4항에 있어서,
상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지하는 단계는
상기 FSK신호에 포함된 상기 2개의 반송파 각각의 도플러 주파수의 차이가 소정의 임계치 이내인 경우에만 탐지하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법.
According to claim 4,
The second step of detecting the target using the FSK signal is
A method of detecting a target using a radar, characterized in that detection is performed only when a difference between Doppler frequencies of each of the two carriers included in the FSK signal is within a predetermined threshold.
제1항에 있어서,
상기 MFMCW탐지신호는
상기 FMCW방식에 대응되는 제1 시간(Tfmcw) 동안에는 소정의 변조대역폭 내에서 변조된 신호이고, 상기 FSK방식에 대응되는 제2 시간(Tfsk) 동안에는 2개의 주파수로 구성된 반송파(carrier)를 반복하여 송신하는 신호인 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 방법.
According to claim 1,
The MFMCW detection signal
It is a signal modulated within a predetermined modulation bandwidth during a first time (T fmcw ) corresponding to the FMCW method, and a carrier composed of two frequencies is repeated during a second time (T fsk ) corresponding to the FSK method. The target detection method using a radar, characterized in that the transmitted signal.
FMCW방식 및 FSK방식에 기초하는 MFMCW탐지신호를 탐지 공간에 방사하는 방사부;
상기 MFMCW탐지신호가 상기 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 수신부;
상기 반사신호로부터 상기 FMCW방식 및 상기 FSK방식 각각에 대응되는 FMCW신호 및 FSK신호를 분리하는 신호분리부; 및
상기 FMCW신호 및 상기 FSK신호에 기초하여, 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물을 탐지하는 탐지부
를 포함하고,
상기 MFMCW 탐지신호는 제1 시간 동안 FMCW 방식 신호를 포함하고 제2 시간 동안 FSK 방식 신호를 포함하며, 상기 제1 시간 동안의 FMCW 방식 신호와 제2 시간 동안 FSK 방식 신호는 교번적으로 반복하도록 생성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치.
An emitter for radiating an MFMCW detection signal based on the FMCW method and the FSK method to the detection space;
A receiver configured to receive a reflection signal from which the MFMCW detection signal is reflected and returned from the detection space;
A signal separation unit separating the FMCW signal and the FSK signal corresponding to each of the FMCW method and the FSK method from the reflected signal; And
Based on the FMCW signal and the FSK signal, a detection unit for detecting a target existing in the detection space
Including,
The MFMCW detection signal includes the FMCW method signal for the first time and the FSK method signal for the second time, and the FMCW method signal for the first time and the FSK method signal for the second time are generated to alternately repeat. Target detection device using a radar, characterized in that.
제7항에 있어서,
상기 탐지 공간에 상기 목표물이 존재하지 않을 때, 상기 방사부가 상기 MFMCW탐지신호를 더 방사하고, 상기 수신부가 상기 탐지 공간으로부터 반사되어 돌아오는 초기반사신호를 더 수신하고, 상기 신호분리부가 상기 초기반사신호로부터 초기FMCW신호를 더 분리하며,
상기 탐지부는
상기 초기FMCW신호에 더 기초하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치.
The method of claim 7,
When the target does not exist in the detection space, the radiator further radiates the MFMCW detection signal, the receiver further receives an initial reflection signal that is reflected back from the detection space, and the signal separation unit performs the initial reflection. Further separate the initial FMCW signal from the signal,
The detection unit
Target detection device using a radar, characterized in that further based on the initial FMCW signal.
제8항에 있어서,
상기 탐지부는
상기 FMCW신호 및 상기 초기FMCW신호를 이용하여, 상기 목표물을 1차 탐지하고, 상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지하고, 상기 1차 탐지 결과 및 상기 2차 탐지 결과를 종합하여, 상기 목표물을 탐지하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치.
The method of claim 8,
The detection unit
The primary detection of the target using the FMCW signal and the initial FMCW signal, the secondary detection of the target using the FSK signal, and the synthesis of the primary detection result and the secondary detection result, Target detection device using a radar, characterized in that for detecting the target.
제7항에 있어서,
상기 탐지부가 상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지할 때,
상기 FSK신호에 포함된 2개의 상이한 주파수를 갖는 반송파의 도플러 주파수에 기초하여 상기 목표물의 속도를 산출하고,
상기 FSK신호에 FFT, 컨볼루션 및 IFFT을 이용하는 상호상관기법을 적용하여, 상기 목표물까지의 거리를 산출하고,
상기 목표물의 속도 및 상기 목표물까지의 거리에 기초하여, 상기 목표물을 2차 탐지하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치.
The method of claim 7,
When the detection unit performs the secondary detection of the target using the FSK signal,
The target speed is calculated based on the Doppler frequency of the carrier having two different frequencies included in the FSK signal,
The cross-correlation technique using FFT, convolution and IFFT is applied to the FSK signal to calculate the distance to the target,
A target detection apparatus using a radar, characterized in that the target is secondarily detected based on the speed of the target and the distance to the target.
제10항에 있어서,
상기 탐지부가 상기 FSK신호를 이용하여, 상기 목표물을 2차 탐지할 때,
상기 FSK신호에 포함된 상기 2개의 반송파 각각의 도플러 주파수의 차이가 소정의 임계치 이내인 경우에만 탐지하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치.
The method of claim 10,
When the detection unit performs the secondary detection of the target using the FSK signal,
Target detection device using a radar, characterized in that the detection only when the difference between the Doppler frequency of each of the two carriers included in the FSK signal is within a predetermined threshold.
제7항에 있어서,
상기 MFMCW탐지신호는
상기 FMCW방식에 대응되는 제1 시간(Tfmcw) 동안에는 소정의 변조대역폭 내에서 변조된 신호이고, 상기 FSK방식에 대응되는 제2 시간(Tfsk) 동안에는 2개의 주파수로 구성된 반송파(carrier)를 반복하여 송신하는 신호인 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 목표물 탐지 장치.

The method of claim 7,
The MFMCW detection signal
It is a signal modulated within a predetermined modulation bandwidth during a first time (T fmcw ) corresponding to the FMCW method, and a carrier composed of two frequencies is repeated during a second time (T fsk ) corresponding to the FSK method. Target detection device using a radar, characterized in that the transmitted signal.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101957342B1 (en) * 2014-04-14 2019-03-14 주식회사 만도 Apparatus and method for velocity measurement of moving object

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001318143A (en) 2000-05-09 2001-11-16 Yokogawa Denshikiki Co Ltd Fm-cw radar
JP2009036514A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Hitachi Ltd On-vehicle radar device
JP2016080509A (en) 2014-10-16 2016-05-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 Detector and program

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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TAO SHEN외 3명. A FMCW-FSK Combined Waveform for Multi-Target Detection in FMCW Radar. International Conference on Computer Engineering, Information Science and Internet Technology. 2017.

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