KR102132296B1 - Fmcw 레이더를 이용한 타겟 탐지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

FMCW 레이더를 이용한 타겟 탐지 장치 및 방법이 개시된다. 타겟 탐지 방법은 안테나를 통해 연속적으로 송신된 첩(Chirp) 형태의 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사되어 상기 안테나를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호 각각에 대응하는 송신 레이더 신호를 이용하여 각각의 비트 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지하는 단계를 포함하고, 상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경될 수 있다.

Description

FMCW 레이더를 이용한 타겟 탐지 장치 및 방법{A TARGET DETECTION APPARATUS AND METHOD USING THE FMCW RADAR}
본 발명은 FMCW 레이더를 이용한 이동 타겟 탐지 장치 및 방법에 관한 것으로, 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격에 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 이용하여 타겟을 탐지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
다양한 센서들 가운데, 레이더 센서는 안개나 우천과 같은 기후의 영향에 강인하고, 원거리의 타겟 탐지가 가능한 장점을 갖는다. 특히, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더는 펄스 레이더에 비해 비용 및 복잡도가 낮은 장점을 갖는다. 구체적으로 FMCW 레이더는 FFT(Fast Fourier Transform)와 같은 선형연산을 이용하여 비트신호(beat signal)의 주파수를 탐지함으로써, 다중 타겟들의 거리, 속도 정보 등을 탐지할 수 있다.
이러한 레이더 센서의 장점으로 인해 감시 시스템과 같은 보안 응용 부분에도 사용되는 추세이다. 이때, FMCW 레이더 방식에서 타겟의 정보를 획득하기 위한 대표적 알고리즘으로 2차원 FFT(Fast Fourier Transform) 방식이 사용된다. 이때, 수신 레이더 신호와 송신 레이더 신호를 디처핑(Dechirping)한 신호, 즉, 비트 신호(Beat signal)의 샘플 수 또는 첩신호의 개수가 클 경우 2차원 FFT 수행을 위한 복잡도가 높은 문제점이 존재한다. 그러나 감시 시스템에서는 외부 침입자의 여부를 신속히 파악하는 것이 외부 침입자의 거리, 속도, 각도 정보를 정확히 추정하는 것 보다 더욱 중요하다.
그러므로, 타겟 탐지 방법에 있어서 낮은 복잡도를 가지면서도 타겟을 정확하게 탐지하는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 복수의 수신 레이더 신호들 중 두 개의 수신 레이더 신호를 이용함으로써 보다 낮은 복잡도로 타겟을 탐지하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격에 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 이용하여 타겟을 탐지함으로써 다양한 속도의 타겟을 추정하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 방법은 안테나를 통해 연속적으로 송신된 첩(Chirp) 형태의 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사되어 상기 안테나를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호 각각에 대응하는 송신 레이더 신호를 이용하여 각각의 비트 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지하는 단계를 포함하고, 상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경될 수 있다.
상기 추출하는 단계는 상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
상기 추출하는 단계는 상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 방법은 안테나를 통해 수신한 첩(Chirp) 형태의 수신 레이더 신호들 중 제1 인덱스 간의 차이에 기초하여 선택된 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 수신 레이더 신호를 통해 타겟이 검출되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 타겟이 검출되지 않는 경우, 상기 제1 인덱스 간의 차이가 조절된 제2 인덱스 간의 차이에 따라 수신 레이더 신호를 재추출하는 단계를 포함하고, 상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경될 수 있다.
상기 재추출하는 단계는 상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
상기 재추출하는 단계는 상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 장치는 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 송수신하는 안테나; 및 상기 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 안테나를 통해 연속적으로 송신된 첩(Chirp) 형태의 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사되어 상기 안테나를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하고, 상기 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호 각각에 대응하는 송신 레이더 신호를 이용하여 각각의 비트 신호를 생성하며, 상기 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지하고, 상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경될 수 있다.
상기 프로세서는 상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 장치는 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 송수신하는 안테나; 및 상기 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 안테나를 통해 수신한 첩(Chirp) 형태의 수신 레이더 신호들 중 제1 인덱스 간의 차이에 기초하여 선택된 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하고, 상기 추출된 수신 레이더 신호를 통해 타겟이 검출되는지 여부를 판단하며, 상기 타겟이 검출되지 않는 경우, 상기 제1 인덱스 간의 차이가 조절된 제2 인덱스 간의 차이에 따라 수신 레이더 신호를 재추출하고, 상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경될 수 있다.
상기 프로세서는 상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.하는 타겟 탐지 장치.
본 발명의 일실시예에 의하면, 복수의 수신 레이더 신호들 중 두 개의 수신 레이더 신호를 이용함으로써 보다 낮은 복잡도로 타겟을 탐지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격에 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 이용하여 타겟을 탐지함으로써 다양한 속도의 타겟을 추정할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 장치를 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지를 위한 FMCW 레이더 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟이 탐지되지 않는 경우를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 방법을 플로우챠트로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 느린 타겟에 대한 타겟 탐지 장법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 빠른 타겟에 대한 타겟 탐지 방법을 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 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.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 장치를 도시한 도면이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지를 위한 FMCW 레이더 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 1a을 참고하면, 타겟 탐지 장치(100)는 안테나(110) 및 프로세서(120)로 구성될 수 있다. 타겟 탐지 장치(100)는 안테나(110)를 통해 도 1b와 같은 첩 형태의 송신 레이더 신호를 탐지 영역을 향해 연속적으로 송신할 수 있다. 여기서 송신 레이더 신호
Figure 112018098946650-pat00001
는
Figure 112018098946650-pat00002
구간 동안 전송되는 하나의 FMCW 첩 신호로서 하기의 식 1과 같이 표현될 수 있다.
<식 1>
Figure 112018098946650-pat00003
여기서
Figure 112018098946650-pat00004
는 첩 신호의 중심주파수이고
Figure 112018098946650-pat00005
는 첩신호의 순간변화율이다. 송신 레이더 신호
Figure 112018098946650-pat00006
는 한 프레임 동안 총
Figure 112018098946650-pat00007
회 전송된다.
그리고 연속적으로 송신된 송신신호는 탐색 영역 내에 존재하는
Figure 112018098946650-pat00008
개의 타겟들에 반사된 후 안테나(110)를 통해 다시 수신될 수 있다. 이때
Figure 112018098946650-pat00009
번째 첩신호에 의해 수신된 수신 레이더 신호
Figure 112018098946650-pat00010
는 하기의 식 2와 같다.
<식 2>
Figure 112018098946650-pat00011
여기서,
Figure 112018098946650-pat00012
은 송신 레이더 신호가
Figure 112018098946650-pat00013
번째 타겟에 반사된 후의 수신된 복소 진폭(amplitude) 성분이고,
Figure 112018098946650-pat00014
은 송신 레이더 신호가
Figure 112018098946650-pat00015
번째 타겟에 반사된 후 수신되기까지 지연된 시간이며,
Figure 112018098946650-pat00016
은
Figure 112018098946650-pat00017
번째 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수이고,
Figure 112018098946650-pat00018
은 복소가산성백색가우시안잡음성분이다.
이때, 타겟 탐지 장치(100)의 프로세서(120)는 안테나(110)를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하고, 추출된 두 개의 수신 레이더 신호들을 이용하여 타겟을 탐지할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
보다 구체적으로 프로세서(120)는 타겟의 이동 속도에 따라 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 만약 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 이와는 달리 프로세서(120)는 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 감소할수록 두 개의 인덱스 간의 차이를 크게 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 그리고 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 빠르거나 느린 경우를 모두 고려한다면, 프로세서(120)는 두 개의 인덱스 간 차이가 크거나 작은 경우를 번갈아 가며 선택하여 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
일례로, 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 비교적 빠른 속도인 A라고 가정하면, 프로세서(120)는 두 개의 인덱스 간 시간 간격, 즉 차이를 3으로 결정할 수 있다. 그러면 프로세서(120)는 수신된 복수의 수신 레이더 신호들 중 인덱스 간의 차이가 3인 두 개의 수신 레이더 신호들을 랜덤하게 추출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 복수의 수신 레이더 신호들 중 [
Figure 112018098946650-pat00019
, … [
Figure 112018098946650-pat00020
과 같이 인덱스 간의 차이가 3인 수신 레이더 신호들을 추출할 수 있다.
다른 일례로, 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 A 보나 느린 B라고 가정하면, 프로세서(120)는 두 개의 인덱스 간 시간 간격, 즉, 차이를 3보다 큰 5로 결정할 수 있다. 그러면 프로세서(120)는 수신된 복수의 수신 레이더 신호들 중 인덱스 간의 차이가 5인 두 개의 수신 레이더 신호들을 랜덤하게 추출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 복수의 수신 레이더 신호들 중 [
Figure 112018098946650-pat00021
, … [
Figure 112018098946650-pat00022
과 같이 인덱스 간의 차이가 5인 수신 레이더 신호들을 추출할 수 있다.
이후 타겟 탐지 장치(100)의 프로세서(120)는 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호들 각각에 대응하는 송신 레이더를 디처핑(Dechirping)함으로써 각각의 비트 신호를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로 프로세서(120)는 수신 레이더 신호
Figure 112018098946650-pat00023
에 송신 레이더 신호
Figure 112018098946650-pat00024
의 복소공액신호
Figure 112018098946650-pat00025
를 곱함으로써, 하기의 식 3과 같이 비트신호
Figure 112018098946650-pat00026
를 획득할 수 있다.
<식 3>
Figure 112018098946650-pat00027
이후 프로세서(120)는 두 비트 신호들 간의 차이를 주파수 변환하여 위상 변화 여부를 확인함으로써 이동 중인 타겟을 탐지할 수 있다. 먼저, 프로세서(120)는 각각의 비트 신호를 ADC(Analog-Digital Converter)를 통해 특정 샘플링 개수
Figure 112018098946650-pat00028
로 샘플링할 수 있다. 그리고 샘플링된 각각의 비트 신호(
Figure 112018098946650-pat00029
과
Figure 112018098946650-pat00030
)의 차이(
Figure 112018098946650-pat00031
)를 주파수 변환함으로써 하기의 식 4와 같이 나타낼 수 있다.
<식 4>
Figure 112018098946650-pat00032
여기서
Figure 112018098946650-pat00033
는
Figure 112018098946650-pat00034
의 샘플링 간격이고,
Figure 112018098946650-pat00035
은 샘플링된 두 비트 신호에 포함된 노이즈의 차이로
Figure 112018098946650-pat00036
로 계산되고, 가우시안 분포의 특성을 그대로 유지한다.
만일, 정지타겟이라 가정하면 도플러 효과가 발생하지 않으므로, 다시 말하자면 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0(
Figure 112018098946650-pat00037
)이므로 노이즈 성분을 제외하면
Figure 112018098946650-pat00038
= 0이 된다. 이와는 달리 이동타겟인 경우, 즉,
Figure 112018098946650-pat00039
이면 레인지 텀에 해당하는 신호만 남게 되어 타겟의 거리가 추정될 수 있다.
하지만, 도플러 텀인
Figure 112018098946650-pat00040
와
Figure 112018098946650-pat00041
는 주기성을 가지므로
Figure 112018098946650-pat00042
와
Figure 112018098946650-pat00043
를 다르게 설정하더라도, 특정 속도에서
Figure 112018098946650-pat00044
의 조건을 만족할 수 있다. 이러한 경우, 이동 타겟인 경우라 하더라도, 타겟의 거리가 검출이 되지 않는 문제가 발생한다.
도 2를 참고하면, 이동 타겟임에도 불구하고, 두 수신 레이더 신호의 비트 신호가 동일한 경우가 발생할 수 있다. 일례로, 도 2는 타겟의 속도가 20ms인 경우, 1번째 비트 신호와 32번째 비트 신호를 나타낸다. 이러한 경우
Figure 112018098946650-pat00045
임에도 불구하고
Figure 112018098946650-pat00046
이 되어 타겟이 검출되지 않는다.
그러나 본 발명은 고정된 두 개의 인덱스를 사용하는 것이 아니라, 시간에 따라 두 개의 인덱스를 랜덤하게 선택함으로써 특정 속도에 동작하지 않는 문제점을 해결할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 방법을 플로우챠트로 도시한 도면이다.
단계(310)에서, 타겟 탐지 장치(100)는 안테나를 통해 수신한 첩(Chirp) 형태의 수신 레이더 신호들 중 제1 인덱스 간의 차이를 나타내는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 이때, 타겟 탐지 장치(100)는 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
보다 구체적으로 타겟 탐지 장치(100)는 타겟의 이동 속도에 따라 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 만약 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 이와는 달리 타겟 탐지 장치(100)는 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 감소할수록 두 개의 인덱스 간의 차이를 크게 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 그리고 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 빠르거나 느린 경우를 모두 고려한다면, 타겟 탐지 장치(100)는 두 개의 인덱스 간 차이가 크거나 작은 경우를 번갈아 가며 선택하여 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.
도 4를 참고하면, 타겟이 보행자인 경우와 같이 이동 속도가 느린 경우(5km/h)를 가정할 수 있다. 이 경우, 타겟 탐지 장치(100)는 두 개의 인덱스 간 차이가 0 주변이나 55 주변을 선택하지 않도록 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출해야 한다. 일례로, 타겟 탐지 장치(100)는 상대적으로 느린 타겟인 보행자의 경우 두 개의 인덱스 간 차이를 20~40 정도로 설정하면 최적의 결과를 획득할 수 있다.
이와는 달리 도 5를 참고하면, 타겟이 차량인 경우와 같이 이동 속도가 빠른 경우(60km/h)를 가정할 수 있다. 이 경우, 주기가 5 샘플 정도되므로 타겟 탐지 장치(100)는 프레임 단위로 두 개의 인덱스 간 차이를 한 개씩 늘리거나 줄이면서 두 비트 신호들 간의 차이가 최대가 되도록 설정할 수 있다.
만일 타겟이 다양한 속도를 갖는다면, 상기와 같은 범위는 의미가 없을 수 있다. 이러한 경우, 타겟 탐지 장치(100)는 두 개의 인덱스 간 차이를 랜덤하게 설정하되 두 비트 신호들 간의 차이가 커지는 방향으로 두 개의 인덱스 간 차이를 설정할 수 있다.
단계(320)에서, 타겟 탐지 장치(100)는 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호 각각에 대응하는 송신 레이더 신호를 이용하여 각각의 비트 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로 타겟 탐지 장치(100)는 수신 레이더 신호에 송신 레이더 신호의 복소공액신호를 곱함으로써 비트신호를 획득할 수 있다.
단계(330)에서, 타겟 탐지 장치(100)는 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지할 수 있다. 구체적으로 타겟 탐지 장치(100)는 두 비트 신호들 간의 차이를 주파수 변환하여 위상 변화 여부를 확인함으로써 이동 중인 타겟을 탐지할 수 있다. 만일, 탐지된 타겟이 정지 타겟이라 가정하면 도플러 효과가 발생하지 않으므로, 즉 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0(
Figure 112018098946650-pat00047
)이므로 노이즈 성분을 제외하면 두 비트 신호들 간의 차이(
Figure 112018098946650-pat00048
)는 0이 된다. 이와는 달리 탐지된 타겟이 이동타겟인 경우, 즉,
Figure 112018098946650-pat00049
이면 레인지 텀에 해당하는 신호만 남게 되어 타겟의 거리가 추정될 수 있다.
단계(340)에서, 타겟 탐지 장치(100)는 타겟의 탐지 여부를 판단할 수 있다. 만일 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0(
Figure 112018098946650-pat00050
)인 경우, 두 비트 신호들 간의 차이(
Figure 112018098946650-pat00051
)가 0이므로 타겟 탐지 장치(100)는 정지 타겟이 탐지되었다고 판단하고, 타겟 탐지 절차를 종료할 수 있다.
이와는 달리 타겟 탐지 장치(100)는 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0이 아닌(
Figure 112018098946650-pat00052
) 경우, 레인지 텀에 해당하는 신호만 남게 되어 타겟의 거리를 추정할 수 있으므로 이동 타겟이 탐지되었다고 판단하고, 타겟 탐지 절차를 종료할 수 있다.
그러나, 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0이 아닌(
Figure 112018098946650-pat00053
) 경우 에도 불구하고, 특정 속도에서 타겟의 거리가 검출되지 않을 수 있다. 이 경우, 타겟 탐지 장치(100)는 단계(310)으로 되돌아간 후 제1 인덱스 간의 차이가 조절된 제2 인덱스 간의 차이에 따라 수신 레이더 신호를 재추출하고, 재추출된 두 개의 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟 탐지 절차를 수행할 수 있다.
이때, 타겟 탐지 장치(100)는 제2 인덱스 간의 차이를 결정함에 있어 탐지하고자 하는 타겟의 종류에 따른 이동 속도를 고려하되 두 비트 신호들 간의 차이가 커지는 방향으로 제2 인덱스 간 차이를 결정할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100 : 타겟 탐지 장치
110 : 안테나
120 : 프로세서

Claims (13)

  1. 안테나를 통해 연속적으로 송신된 첩(Chirp) 형태의 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사되어 상기 안테나를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 기설정된 시간 간격에 따른 서로 다른 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하는 단계;
    상기 추출된 두 개의 수신 레이더 신호들과 상기 두 개의 수신 레이더 신호들 각각에 대응하는 송신 레이더 신호들을 이용하여 각각의 비트 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지하는 단계
    를 포함하고,
    상기 추출하는 단계는,
    상기 타겟의 이동 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격에 기초하여 상기 수신 레이더 신호들 중 랜덤하게 선택된 서로 다른 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하는 타겟 탐지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추출하는 단계는,
    탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 제1 시간 간격을 가지는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하고,
    상기 타겟의 이동 속도가 감소할수록 상기 제1 시간 간격보다 큰 제2 시간 간격을 가지는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하는 타겟 탐지 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 추출하는 단계는,
    상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도에 기초하여 추출된 수신 레이더 신호들을 통해 생성된 비트 신호들 간의 차이가 최대가 되도록 상기 랜덤하게 선택되는 서로 다른 두 개의 인덱스 간의 시간 간격을 결정하는 타겟 탐지 방법.
  4. 안테나를 통해 수신한 첩(Chirp) 형태의 수신 레이더 신호들 중 제1 시간 간격에 따라 랜덤하게 선택된 서로 다른 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하는 단계;
    상기 추출된 수신 레이더 신호들과 상기 추출된 수신 레이더 신호들에 대응하는 송신 레이더 신호를 통해 생성된 비트 신호를 이용하여 탐지하고자 하는 타겟이 검출되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 타겟이 검출되지 않는 경우, 상기 제1 시간 간격과는 다른 제2 시간 간격에 따라 랜덤하게 선택된 서로 다른 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 재추출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 시간 간격과 제2 시간 간격은,
    상기 타겟의 이동 속성에 따라 다르게 결정되는 타겟 탐지 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 재추출하는 단계는,
    상기 타겟의 이동 속도에 기초하여 추출되는 서로 다른 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 통해 생성된 비트 신호들 간의 차이를 증가시키는 방향으로 상기 제2 시간 간격에 따른 인덱스 간 차이를 결정하는 타겟 탐지 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
  8. 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 송수신하는 안테나; 및
    상기 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    안테나를 통해 연속적으로 송신된 첩(Chirp) 형태의 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사되어 상기 안테나를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 서로 다른 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하고,
    상기 추출된 두 개의 수신 레이더 신호들과 상기 두 개의 수신 레이더 신호들 각각에 대응하는 송신 레이더 신호들을 이용하여 각각의 비트 신호를 생성하며,
    상기 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지하고,
    상기 서로 다른 두 개의 인덱스는,
    상기 타겟의 이동 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격에 기초하여 랜덤하게 변경되는 타겟 탐지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 제1 시간 간격을 가지는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하고,
    상기 타겟의 이동 속도가 감소할수록 상기 제1 시간 간격보다 큰 제2 시간 간격을 가지는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하는 타겟 탐지 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도에 기초하여 추출된 수신 레이더 신호들을 통해 생성된 비트 신호들 간의 차이가 최대가 되도록 상기 랜덤하게 선택되는 서로 다른 두 개의 인덱스 간의 시간 간격을 결정하는 타겟 탐지 장치.
  11. 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 송수신하는 안테나; 및
    상기 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    안테나를 통해 수신한 첩(Chirp) 형태의 수신 레이더 신호들 중 제1 시간 간격에 따라 랜덤하게 선택된 서로 다른 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하고,
    상기 추출된 수신 레이더 신호들과 상기 추출된 수신 레이더 신호들에 대응하는 송신 레이더 신호를 통해 생성된 비트 신호를 이용하여 탐지하고자 하는 타겟이 검출되는지 여부를 판단하며,
    상기 타겟이 검출되지 않는 경우, 상기 제1 시간 간격과는 다른 제2 시간 간격에 따라 랜덤하게 선택된 서로 다른 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 재추출하고,
    상기 제1 시간 간격과 제2 시간 간격은, 상기 타겟의 이동 속성에 따라 다르게 결정되는 타겟 탐지 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 타겟의 이동 속도에 기초하여 추출되는 서로 다른 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 통해 생성된 비트 신호들 간의 차이를 증가시키는 방향으로 상기 제2 시간 간격에 따른 인덱스 간 차이를 결정하는 타겟 탐지 장치.
  13. 삭제
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