KR102126754B1

KR102126754B1 - 레이더 장치 및 이에 적용되는 위상편차 보상방법

Info

Publication number: KR102126754B1
Application number: KR1020120153767A
Authority: KR
Inventors: 이기구
Original assignee: 현대모비스(주)
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2020-06-25
Also published as: KR20140083708A

Abstract

레이더 장치 및 이에 적용되는 위상편차 보상방법이 제공된다. 본 레이더 장치는 반사신호의 각 채널별 위상 정보를 감지하고 감지된 채널별 위상 정보를 이용하여 채널별 위상 편차를 보상할 수 있게 되어, 정확도 및 정밀도가 증가하여 타겟 탐지 능력 향상을 기대할 수 있게 된다.

Description

레이더 장치 및 이에 적용되는 위상편차 보상방법 {Rader device and method for compansating phase differece applying the same}

본 발명은 레이더 장치 및 이에 적용되는 위상편차 보상방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반사 신호의 채널별 위상 편차를 보상하는 레이더 장치 및 이에 적용되는 위상편차 보상방법에 관한 것이다.

최근 차량의 전방, 후방, 측면 등에 레이더가 장착되어 다른 차량과의 거리 정보 등을 제공하여, 운전자의 안전을 더욱 보호해주는 기능을 한다. 일반적으로, 차량의 레이더 시스템은 적용된 차량의 전방 등에 위치한 물체를 탐지하여 물체와의 충돌가능성 등을 예고함으로써, 차량 사고를 예방한다. 차량용 레이더 시스템은 물체에 의해 반사되어 돌아오는 진동 주파수를 수신한 후 디지털 변환하기 전에 시그날의 오프셋을 조절하였다.

하지만, 종래 차량 레이더는 RF모듈을 통해 아날로그 신호 입력시 안테나 및 RF의 각 소자의 특성에 의해 틀어지는 위상의 편차를 각 채널별로 보상을 하지 못한다. 이에 각 채널의 편차는 곧 레이더의 정확도 및 정밀도를 떨어뜨리는 원인이 되게 되어 전후측방 레이더 동작에 악영향을 미치게 된다.

전방에 위치한 장애물을 감지하기 위해, 레이더는 RF모듈을 통해서 신호를 전파를 생성시키고 이를 안테나를 통해서 전방에 방사하게 된다. 그리고, 레이더는 전방 장애물의 표면에 전파가 반사되어 안테나를 통해 반사 신호를 수신하게 되는데, 이 반사 신호는 거리와 속도 크기에 따라 특별한 특성을 가지고 있다. 이와 같은 전파 신호를 이용하여, 타겟에서 반사된 신호와 송신된 신호의 주파수의 차이값에 기초하여 타겟의 거리 및 상대속도 정보를 산출하게 된다.

이 신호는 안테나에 수신되어 이상적인 경우 8개 채널에 편차가 없는 주파수로 입사되겠지만, 실제로는 여러 원인(각종 Noise 및 전파의 채널의 입사되는 과정상에 생기는 채널별 Delay)에 의해 위상의 차이가 생긴다.

즉, 종래의 레이더 시스템은 안테나에 들어오는 채널간의 위상이 편차가 발생하여, 이 발생한 편차는 최종 신호처리단에서 Digital Beam Foaming을 하면 Sidelobe Level 이 증가하여 최종 레이더가 원하는 타겟감지 정확도 및 Resolution이 떨어지게 되는 원인이 된다. 이와 같은 위상 편차는 레이더 제조상의 공차(채널별 안테나, RF, Analog Path 때문에 생기는 공차) 혹은 각 모듈별 하드웨어 자체 성능상의 편차로 인해 생기는 위상 에러이다

현재는 이와 같은 위상 편차를 극복하는 방법으로, 제품이 구성된 이후 설계자나 제조자가 각 채널간의 편파 특성을 측정후 임의적으로 각 채널을 구성품의 시험 결과치에 맞게 위상의 변경을 세팅해 주어야 한다. 하지만, 이와 같은 방법에 의해서도 채널간의 위상 편차를 극복하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 반사신호의 각 채널별 위상 정보를 감지하고 감지된 채널별 위상 정보를 이용하여 채널별 위상 편차를 보상하는 레이더 장치 및 이에 적용되는 위상편차 보상방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 레이더 장치는, RF 신호를 방사하고 방사된 RF 신호가 특정 물체에서 반사되어 되돌아오는 반사신호를 수신하는 RF 모듈; 상기 반사신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터; 상기 반사신호의 각 채널별 위상 정보를 감지하는 위상 감지부; 상기 채널별 위상 정보를 이용하여 채널별 위상 편차를 보상하는 제어부;를 포함한다.

그리고, 상기 제어부는, 각 채널의 위상 평균치를 산출하고, 평균치에 가장 가까운 채널의 위상을 기준 위상으로 설정한 후에, 이외의 채널들의 신호들을 모두 기준위상에 맞춰지도록 위상을 천이시킴으로써, 채널별 위상 편차를 보상할 수도 있다.

또한, 상기 위상 감지부는, 복수개의 트랜지스터를 포함하고, 각각의 트랜지스터는 베이스단이 상기 RF 모듈의 특정 채널과 연결되어 있고 콜렉터단이 제어부와 연결될 수도 있다.

그리고, 상기 제어부는, 상기 위상 감지부에 포함된 복수의 트랜지스터들을 통해 각 채널별로 특정 전압 이상이 되는 시점에 대한 정보인 채널별 위상 정보를 저장할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 레이더 장치의 위상편차 보상방법은, RF 신호를 방사하고 방사된 RF 신호가 특정 물체에서 반사되어 되돌아오는 반사신호를 수신하는 단계; 상기 반사신호의 각 채널별 위상 정보를 감지하는 단계; 및 상기 채널별 위상 정보를 이용하여 채널별 위상 편차를 보상하는 단계;를 포함한다.

그리고, 상기 보상 단계는, 각 채널의 위상 평균치를 산출하는 단계; 상기 평균치에 가장 가까운 채널의 위상을 기준 위상으로 설정하는 단계; 및 이외의 채널들의 신호들을 모두 상기 기준위상에 맞춰지도록 위상을 천이시키는 단계;를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 감지 단계는, 복수개의 트랜지스터를 이용하여 상기 각 채널별 위상 정보를 감지하고, 각각의 트랜지스터는 베이스단이 RF 모듈의 특정 채널과 연결되어 있고 콜렉터단이 제어부와 연결될 수도 있다.

그리고, 상기 감지단계는, 상기 복수의 트랜지스터들을 통해 각 채널별로 특정 전압 이상이 되는 시점에 대한 정보인 채널별 위상 정보를 저장하는 단계;를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 반사신호의 각 채널별 위상 정보를 감지하고 감지된 채널별 위상 정보를 이용하여 채널별 위상 편차를 보상하는 레이더 장치 및 이에 적용되는 위상편차 보상방법을 제공할 수 있게 되어, 정확도 및 정밀도가 증가하여 타겟 탐지 능력 향상을 기대할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 레이더 장치의 구조를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 레이더 장치의 위상편차 보상방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 반사 신호의 위상차를 도시한 그래프이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 레이더 장치(100)의 구조를 도시한 블럭도이다. 레이더 장치(100)는 차량등에 장착되어 전방 등에 위치한 물체를 탐지하고 해당 물체와의 충돌 가능성 등을 예고함으로써 차량 사고를 예방하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 레이더 장치(100)는 RF 모듈(110), AD 컨버터(120), 제어부(130), 및 위상 감지부(140)를 포함한다.

RF 모듈(110)은 RF 신호를 방사하고 방사된 RF 신호가 특정 물체(10)에서 반사되어 되돌아오는 반사신호를 수신한다. 구체적으로, RF 모듈(110)은 RF 신호를 외부로 방사하는 송신부(112)와 특정 물체(10)로부터 반사되어 오는 반사신호를 수신하는 수신부(114)를 포함한다. 수신부(114)는 수신된 반사신호를 AD 컨버터(120)로 전달한다.

AD 컨버터(120)는 수신부(114)로부터 전달된 반사신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환한다. 그리고, AD 컨버터(120)는 디지털로 변환된 반사신호를 제어부(130)로 전달한다.

위상 감지부(140)는 수신부(114)에서 출력되는 반사신호의 각 채널별 위상 을 감지한다. 그리고, 위상 감지부(140)는 감지된 채널별 위상 정보를 제어부(130)로 전달한다. 구체적으로, 위상 감지부(140)는 수신부(114)에서 출력되는 반사신호의 각 채널과 연결된 복수개의 트랜지스터를 포함한다. 복수개의 트랜지스터는 각 베이스단이 각각 RF 모듈(110)의 수신부(114)의 특정 채널과 연결되어 있고, 각 콜렉터단이 제어부와 연결되어 있다. 따라서, 각 트랜지스터는 베이스단에 연결된 채널의 신호가 특정 전압 이상이될 경우 도통되므로, 제어부(130)는 해당 채널의 신호가 특정 전압 이상이 되는 시점을 알 수 있게 된다. 따라서, 제어부(130)는 위상 감지부(140)에 포함된 복수의 트랜지스터들을 통해 각 채널별로 특정 전압 이상이 되는 시점에 대한 정보인 채널별 위상 정보를 확인 및 저장할 수 있게 된다.

제어부(130)는 레이더 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(130)는 위상 감지부(140)를 통해 감지된 채널별 위상 정보를 수신한다. 그리고, 제어부(130)는 채널별 위상 정보를 이용하여 채널별 위상 편차를 보상한다. 구체적으로, 제어부(130)는 채널별 위상 편차를 보상하기 위해, 각 채널의 위상 평균치를 산출하고, 평균치에 가장 가까운 채널의 위상을 기준 위상으로 설정한 후에, 이외의 채널들의 신호들을 모두 기준위상에 맞춰지도록 위상을 천이시키게 된다. 이를 통해, 제어부(130)는 채널별 위상 편차를 보상하게 된다.

그리고, 제어부(130)는 위상 편차가 보상된 신호를 AD 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환하고 신호 처리하여, 특정 물체의 존재 유무 정보, 특정 물체와의 거리 정보, 특정 물체의 속도 정보 등을 포함하는 특정 물체 정보를 검출하게 된다.

이하에서는, 도 2를 참고하여, 레이더 장치(100)가 위상 편차를 보상하는 과정에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 레이더 장치의 위상편차 보상방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

먼저, 레이더 장치(100)는 특정 물체(10)로부터 반사되는 반사신호를 수신한다(S210). 그리고, 레이더 장치(100)는 N개의 채널을 통해 수신된 반사신호를 위상 감지부(140)에 포함된 N개의 트랜지스터에 입력하게 된다(S220). 그러면, 레이더 장치(100)의 N개의 트랜지스터는 각각 채널별 반사신호가 특정 전압 이상이 되는 시점에 대한 정보인 위상 정보를 측정하게 된다(S230).

그 후에, 레이더 장치(100)는 각 채널의 positive 위상의 평균을 산출하게 된다(S240). 그리고, 레이더 장치(100)는 positive 위상 평균값에 가장 근사한 채널의 위상을 산출하게 된다(S245). 마찬가지로, 레이더 장치(100)는 각 채널의 negative 위상의 평균을 산출하게 된다(S250). 그리고, 레이더 장치(100)는 negative 위상 평균값에 가장 근사한 채널의 위상을 산출하게 된다(S255).

여기에서, positive 위상은 전압의 상승 구간에 해당되는 위상을 나타내고, negative 위상은 전압의 하강 구간에 해당되는 위상을 나타낸다. 이에 대해, 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 반사 신호의 위상차를 도시한 그래프이다. 도 3에서 positive 위상에 해당되는 지점이 t1, t3이고, negative 위상에 해당되는 지점이 t2, t4이다.

다시, 도 2로 돌아가, 레이더 장치(100)는 근사 채널의 위상을 기준 위상으로 설정하게 된다(S260). 그리고, 레이더 장치(100)는 기준 위상을 기준으로하여 각 채널별 반사신호의 위상차를 보정하게 된다(S270).

그 후에, 레이더 장치(100)는 AD 컨버터를 통해 보상된 반사신호를 디지털로 변환한다(S280). 그리고, 레이더 장치(100)는 레이더 신호처리에 의해 특정 물체(10) 정보를 검출하게 된다(S290).

이와 같은 과정을 통해, 레이더 장치(100)는 반사신호의 채널별 위상차를 보상할 수 있게 된다. 이에 따라, 레이더 장치(100)는 정확도 및 정밀도가 증가하여 타겟 탐지 능력 향상을 기대할 수 있게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 레이더 장치 110 : RF 모듈
120 : AD 컨버터 130 : 제어부
140 : 위상 감지부

Claims

RF 신호를 방사하고 방사된 RF 신호가 특정 물체에서 반사되어 되돌아오는 반사신호를 수신하는 RF 모듈;
상기 반사신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터;
상기 반사신호의 각 채널별 위상 정보를 감지하는 위상 감지부; 및
상기 채널별 위상 정보를 이용하여 채널별 위상 편차를 보상하는 제어부;를 포함하고,
상기 위상 감지부는,
복수개의 트랜지스터를 포함하고, 각각의 트랜지스터는 베이스단이 상기 RF 모듈의 특정 채널과 연결되어 있고, 콜렉터단이 제어부와 연결되어 있으며,
상기 제어부는,
상기 위상 감지부에 포함된 복수의 트랜지스터들을 통해 각 채널별로 특정 전압 이상이 되는 시점에 대한 정보인 채널별 위상 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
각 채널의 위상 평균치를 산출하고, 평균치에 가장 가까운 채널의 위상을 기준 위상으로 설정한 후에, 이외의 채널들의 신호들을 모두 기준위상에 맞춰지도록 위상을 천이시킴으로써, 채널별 위상 편차를 보상하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
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RF 신호를 방사하고 방사된 RF 신호가 특정 물체에서 반사되어 되돌아오는 반사신호를 수신하는 단계;
상기 반사신호의 각 채널별 위상 정보를 감지하는 단계; 및
상기 채널별 위상 정보를 이용하여 채널별 위상 편차를 보상하는 단계;를 포함하고,
상기 감지 단계는,
복수개의 트랜지스터를 이용하여 상기 각 채널별 위상 정보를 감지하고, 각각의 트랜지스터는 베이스단이 RF 모듈의 특정 채널과 연결되어 있고, 콜렉터단이 제어부와 연결되어 있으며,
상기 감지단계는,
상기 복수의 트랜지스터들을 통해 각 채널별로 특정 전압 이상이 되는 시점에 대한 정보인 채널별 위상 정보를 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치의 위상편차 보상방법.
제5항에 있어서,
상기 보상 단계는,
각 채널의 위상 평균치를 산출하는 단계;
상기 평균치에 가장 가까운 채널의 위상을 기준 위상으로 설정하는 단계; 및
이외의 채널들의 신호들을 모두 상기 기준위상에 맞춰지도록 위상을 천이시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치의 위상편차 보상방법.
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