KR102144048B1 - 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법 및 장치 - Google Patents

빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법은, 안테나를 통해 송신한 전파주파수에 대한 반사주파수의 신호를 분석하여 검출 영역을 다수 개의 셀로 나누고, 검출 영역의 각 셀별로 측정된 전파빔을 수신하여 수신한 전파빔의 신호값을 목표 매트릭스(lⅹm)에 대응되는 각 셀에 저장하고, 가중치 매트릭스 생성하여 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 적용하고, 목표 매트릭스에 가중치 매트릭스가 적용된 결과 매트릭스의 셀 중에서 최대값을 가지는 셀을 타겟의 동작위치로 검출할 수 있다. 이에 따라, 목표 지역 부근의 신호를 수집하고, 신호에 가중치를 부여하여 위치를 판별함으로써 동작 상태에 따른 최대 신호를 얻기 위한 긴 시간의 수집을 필요로 하지 않기 때문에 스캐닝을 더욱 빠르게 할 수 있고, 동작 상태나 올차를 보상하여 정확도를 향상 시킬 수 있다.

Description

빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR EXTRACTING MOTION POSITION BY APPLYING WEIGHTS DURING BEAM SCANNING ANALYSIS}
본 발명은 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물체의 동작의 시점에 따라 신호에 가중치를 적용함으로써 오차를 줄이고, 물체의 정확한 위치를 추적할 수 있는 동작 위치 탐지레이더를 이용한 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 레이더(Radar)는 전자파를 방사하여 목표 물체의 표면으로부터 반사되는 전자파의 에코를 수신하는 장치로, 목표물의 존재를 에코의 검출 또는 목표물 내 자동응답기(레이더응답기)로부터의 응답신호를 수신하는 것에 의하여 확인할 때 주로 사용하는 장치이다.
종래의 동작 인식 레이더는 움직임을 판별하기 위해 충분히 긴 시간의 신호 수집을 필요로 한다. 특히, 사람의 움직임의 경우, 움직임이 일정한 속도를 가지는 것이 아니라 순간적으로 작은 움직임(예를 들어, 발을 딛는 시점)을 가지기 때문에 정확한 움직임을 판별하기 위해서는 긴 시간의 신호를 수집하여 비교적 느린 스캐닝 방식을 이용한다.
한국공개특허 제10-2015-0001393호 한국공개특허 제10-2018-0047067호 유럽공개특허 EP2947448A1
본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 탐지 레이더를 이용하여 수신된 신호에 가중치를 부여하여 동작 위치에 가까울수록 큰 값을 산출할 수 있고, 이로부터 움직임의 위치를 보다 정확하게 판별할 수 있는 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법은, 안테나를 통해 송신한 전파주파수에 대한 반사주파수의 신호를 분석하여 검출 영역을 다수 개의 셀(lⅹm, 여기서, l 및 m은 자연수)로 나누고, 상기 검출 영역의 각 셀에 순차적으로 전파빔을 송신하고, 상기 검출 영역의 각 셀별로 측정된 전파빔의 신호값을 목표 매트릭스(lⅹm)에 대응되는 각 셀에 저장하고, 가중치의 중앙값이 주변값보다 큰 값을 갖는 가중치 매트릭스(nⅹn, 여기서, n은 l 및 m과 같거나 작은 자연수)를 생성하여 상기 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 상기 가중치 매트릭스를 적용하고, 상기 가중치 매트릭스가 적용된 결과 매트릭스 중 최대값을 가지는 셀을 타겟의 동작위치로 검출한다.
상기 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 상기 가중치 매트릭스를 적용하는 것은, 상기 가중치 매트릭스의 중앙값은 상기 목표 매트릭스의 목표셀에 적용되어 결과값을 산출하고, 상기 가중치 매트릭스의 주변값은 상기 목표 매트릭스의 목표셀의 주변 셀들에 적용되어 결과값을 산출할 수 있다.
상기 결과 매트릭스 중 최대값을 가지는 셀을 타겟의 동작위치로 검출하는 것은, 상기 목표 매트릭스의 각 셀이 상기 가중치 매트릭스의 적용으로 인해 결과값이 산출되면, 각 셀과 목표셀의 주변값을 더하여 최종 결과값을 산출하고, 상기 목표 매트릭스의 각 셀에 저장된 각 최종 결과값에 따라 상기 결과 매트릭스를 생성하여 동작위치를 검출할 수 있다.
상기 목표 매트릭스는, 상기 목표 매트릭스의 모서리에 존재하는 셀, 상기 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀, 상기 모서리와 최외각을 제외한 중앙에 존재하는 셀로 나뉠 수 있다.
빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법은, 상기 모서리에 존재하는 셀 및 상기 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀의 각 신호값에 추가 가중치값을 부여할 수 있다.
상기 검출 영역은, 상기 안테나가 움직이는 물체를 감지한 경우, 상기 물체의 주변을 상기 전파주파수로 스캐닝하는 공간이고, 상기 검출 영역에 송신한 전파빔의 세기가 반이 되는 지점을 기준으로 공간을 나누어 각 셀을 형성할 수 있다.
상기 목표 매트릭스는, 상기 검출 영역의 각 셀의 신호값을 저장할 수 있도록 상기 검출 영역의 다수 개의 셀과 대응하는 매트릭스로 생성할 수 있다.
본 발명의 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치는, 안테나를 통해 송신한 전파주파수에 대한 반사주파수의 신호를 분석하고, 다수 개의 셀(lⅹm, 여기서, l 및 m은 자연수)로 나누어 검출 영역을 생성하는 검출 영역 생성부; 상기 검출 영역의 각 셀별로 측정된 전파빔의 신호값에 대응되는 목표 매트릭스(lⅹm)를 생성하고, 상기 신호값을 상기 목표 매트릭스에 매칭되는 셀에 저장하는 제1 매트릭스 생성부; 상기 제1매트릭스에서 생성한 상기 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 가중치를 부여하는 가중치 매트릭스(nⅹn, n은 l 및 m과 같거나 작은 자연수)를 생성하는 제2 매트릭스 생성부; 및 상기 가중치 매트릭스가 적용된 결과 매트릭스 중 최대값을 가지는 셀을 타겟의 동작위치로 검출하는 검출부;를 포함한다.
상기 제2 매트릭스 생성부는, 상기 가중치 매트릭스의 중앙값은 상기 목표 매트릭스의 목표셀과 적용되어 결과값을 산출하는 제1 결과산출부; 및 상기 가중치 매트릭스의 주변값은 상기 목표 매트릭스의 목표셀의 주변 셀들과 적용되어 결과값을 산출하는 제2 결과산출부;를 포함할 수 있다.
상기 제2 매트릭스 생성부는, 상기 목표 매트릭스의 각 셀이 상기 가중치 매트릭스의 적용으로 인해 결과값이 산출되면, 상기 목표 매트릭스의 목표셀에 해당하는 상기 제1 결과산출부에서 산출하는 결과값과 상기 제2 결과산출부에서 산출하는 결과값을 더하여 최종 결과값을 산출하는 제3 결과산출부; 및 상기 목표 매트릭스의 각 셀에 저장된 각 최종 결과값에 따라 상기 결과 매트릭스를 생성하는 제4 결과산출부;를 더 포함할 수 있다.
상기 목표 매트릭스는, 상기 목표 매트릭스의 모서리에 존재하는 셀, 상기 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀, 상기 모서리와 최외각을 제외한 중앙에 존재하는 셀로 나뉠 수 있다.
빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치는, 상기 모서리에 존재하는 셀 및 상기 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀의 각 신호값에 추가 가중치값을 부여할 수 있다.
상기 검출 영역은, 상기 안테나가 움직이는 물체를 감지한 경우, 상기 물체의 주변을 상기 전파주파수로 스캐닝하는 공간이고, 상기 검출 영역에 송신한 전파빔의 세기가 반이 되는 지점을 기준으로 공간을 나누어 각 셀을 형성할 수 있다.
상기 목표 매트릭스는 상기 검출 영역의 각 셀의 신호값을 저장할 수 있도록 상기 검출 영역의 다수 개의 셀과 대응하는 매트릭스로 생성하고, 상기 가중치 매트릭스는 가중치의 중앙값이 주변값보다 큰 값을 가질 수 있다.
상술한 본 발명에서 제안하는 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법 및 장치는, 목표 위치의 신호보다 주변 위치의 신호에 적은 가중치를 부여하는 방식을 적용하여 실제 동작 위치의 신호가 동작하지 않은 위치의 신호들보다 크게 산출됨으로써 발생하는 신호의 오차를 보상할 수 있다.
또한 본 발명에서 제안하는 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법 및 장치는, 목표 지역의 신호를 수집하고, 신호에 가중치를 부여하여 위치를 판별함으로써 긴 시간 동안 신호 수집을 하지 않아도 되기 때문에 빠른 스캐닝이 가능하다.
도 1은 본 발명의 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출의 개략적인 개념을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 제2 매트릭스 생성부를 자세히 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 목표 매트릭스로부터 결과 매트릭스를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 매트릭스에 추가 가중치값을 적용하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7 내지 도 9는 도 6의 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법을 구체적으로 도시한 흐름도들이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에서 제안하는 기술은 진행하는 파동이 움직이는 물체에서 반사될 때 그 주파수가 변하는 현상인, 도플러 효과를 이용하여 반사된 주파수의 신호를 분석하여 검출 영역을 다수 개의 셀로 나누고, 검출 영역의 셀에 대응되는 매트릭스를 생성하여 가중치를 부여하는 동작 탐지 기술이다.
도 1은 본 발명의 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출의 개략적인 개념을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치는 전파빔을 일정 비율 중첩시켜 물체의 동작이 발생한 위치의 주변에서 발생하는 작은 신호까지 분석하고, 물체의 동작이 발생한 위치와 가까울수록 발생하는 신호값이 크기 때문에 물체의 동작이 발생한 위치를 보다 정확하게 판별할 수 있다.
예를 들어, 실제 동작이 탐지된 위치에서 수신된 신호의 값이 '9'의 크기를 가지고, 실제 동작이 탐지된 위치의 오른쪽 위치에서 수신된 신호의 값이 '10'의 크기를 가지는 오차가 발생했다고 가정할 수 있다.
이러한 경우, 실제 동작이 발생한 위치('9')의 주변에서 수신된 신호의 값들이 실제 위치의 오른쪽에서 수신된 신호의 값('10') 주변에 존재하는 신호의 값들보다 전체적으로 큰 신호를 가지기 때문에 본 발명에서 제안하는 가중치 적용 방법을 이용함으로써 발생하는 신호의 오차를 보상할 수 있다.빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치는 별도의 단말이거나 또는 단말의 일부 모듈일 수 있다. 즉, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치는 레이더 또는 안테나 시스템에 구성되어 있어 주파수를 송신 및 수신하는 레이더 또는 안테나의 위상을 제어할 수도 있고, 레이더 또는 안테나 시스템과 별도의 장치로 구성되어 레이더 또는 안테나의 위상을 원격으로 제어할 수도 있다.
빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치는 이동성을 갖거나 고정될 수 있다. 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치는, 서버(server) 또는 엔진(engine) 형태일 수 있으며, 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치(100)는 검출 영역 생성부(110), 제1 매트릭스 생성부(130), 제2 매트릭스 생성부(150) 및 검출부(170)를 포함할 수 있다.
검출 영역 생성부(110)는 안테나를 통해 송신한 전파주파수에 대하여 물체로부터 반사되어 오는 주파수인 반사주파수를 수신할 수 있다. 수신된 반사주파수의 신호를 분석하고, 전파주파수를 송신한 영역을 다수 개의 셀(lⅹm, 여기서, l 및 m은 자연수)로 나누어 검출 영역을 생성할 수 있다.
여기서 검출 영역은, 안테나가 움직이는 물체를 감지한 경우, 물체의 주변을 전파주파수로 스캐닝하는 공간이 될 수 있고, 검출 영역에 전파빔의 세기가 반이 되는 지점(-3dB)을 기준으로 공간을 나누어 각 셀을 형성하여 각 셀마다 번호를 매길 수 있다.
제1 매트릭스 생성부(130)는 검출 영역의 각 셀별로 측정된 전파빔의 신호값에 대응되는 목표 매트릭스(lⅹm)를 생성할 수 있고, 생성된 목표 매트릭스의 각 셀에는 검출 영역의 각 셀에서 수신된 신호값을 목표 매트릭스에 매칭되는 셀에 저장할 수 있다.
여기서 목표 매트릭스는, 목표 매트릭스는 검출 영역의 각 셀의 신호값을 저장할 수 있도록 상기 검출 영역의 다수 개의 셀과 대응하는 매트릭스로 생성할 수 있다.
예를 들어, 검출 영역이 4ⅹ5의 행렬이라면, 목표 매트릭스도 이와 동일하게 4ⅹ5의 행렬로 생성할 수 있고, 검출 영역의 오른쪽 상단에서 수신된 신호값이 '1'이라고 가정한다면, 목표 매트릭스의 오른쪽 상단에 수신된 신호값인 '1'을 저장할 수 있다.
또한, 목표 매트릭스는 각 셀의 위치에 따라 구역을 분배할 수 있다. 예를 들어, 목표 매트릭스의 모서리에 존재하는 셀, 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀, 모서리와 최외각을 제외한 중앙에 존재하는 셀로 나누어질 수 있다.
여기서 목표 매트릭스의 각 셀별로 구역을 분배하는 것은, 모서리에 존재하는 셀 및 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀의 경우 다른 셀보다 가중치를 적용하는 횟수가 적어질 수 있기 때문에, 추가 가중치를 적용하여 다른 셀과 동등하게 가중치를 적용할 수 있다.
제2 매트릭스 생성부(150)는 제1 매트릭스 생성부(130)에서 생성한 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 가중치를 부여하기 위한 가중치 매트릭스(nⅹn, n은 l 및 m과 같거나 작은 자연수)를 생성할 수 있다.
여기서 가중치 매트릭스는, 가중치의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00001
)이 주변값(
Figure 112018068142363-pat00002
)보다 큰 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 3ⅹ3 행렬의 가중치 매트릭스의 경우 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00003
)은 '1'의 값을 가질 수 있고, 주변값(
Figure 112018068142363-pat00004
)은 '0.5'의 값을 가질 수 있다.
또한, 가중치 매트릭스는 목표 매트릭스의 각 셀에 순차적으로 가중치 매트릭스를 적용할 수 있고, 목표 매트릭스의 각 셀이 가중치 매트릭스의 적용으로 인해 결과값이 산출되면 목표 매트릭스의 각 셀에 저장된 각 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00005
)에 따라 상기 결과 매트릭스를 생성할 수 있다.
검출부(170)는 제2 매트릭스 생성부(150)에서 생성된 가중치 매트릭스가 적용된 결과 매트릭스 중에서 최대값을 가지는 셀을 타겟의 동작위치로 검출할 수 있다.
도 3을 참조하여, 제2 매트릭스 생성부(150)를 자세히 설명하기로 한다.
제2 매트릭스 생성부(150)는 제1 결과산출부(151), 제2 결과산출부(153), 제3 결과산출부(155) 및 제4 결과산출부(157)를 포함할 수 있다.
제1 결과산출부(151)는 목표 매트릭스의 목표셀에 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00006
)을 적용하여 결과값을 산출할 수 있고, 제2 결과산출부(153)는 제1 결과산출부(151)에서 가중치 매트릭스를 적용한 목표 매트릭스의 목표셀의 주변셀들에 가중치 매트릭스의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00007
)을 적용하여 결과값을 산출할 수 있다.
여기서, 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00008
)은 가중치 매트릭스의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00009
)보다 큰 수일 수 있고, 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00010
)을 둘러싼 주변값(
Figure 112018068142363-pat00011
)의 열이 다수 개 존재하는 경우, 가중치 매트릭스의 셀이 외각에 존재할수록 값이 작아질 수 있다.
예를 들어, 3ⅹ3 행렬의 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00012
)이 '1'이라면 가중치 매트릭스의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00013
)은 '0.6'이 될 수 있고, 4ⅹ4 행렬의 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00014
)이 '1'이라면 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00015
)을 둘러싼 첫번째 주변값(
Figure 112018068142363-pat00016
)은 '0.6'일 수 있고, 외각에 존재하는 주변값(
Figure 112018068142363-pat00017
)은 '0.3'일 수 있다.
여기서, 제1 결과산출부(151)와 제2 결과산출부(153)는 목표 매트릭스의 모든 셀에 가중치가 적용될 때까지 가중치 매트릭스를 목표 매트릭스의 각 셀에 적용할 수 있다.
제3 결과산출부(155)는 목표 매트릭스의 모든 셀이 가중치 매트릭스의 적용으로 인해 결과값이 산출되면, 목표 매트릭스의 목표셀에 해당하는 제1 결과산출부에서 산출하는 결과값과 제2 결과산출부에서 산출하는 결과값을 더하여 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00018
)을 산출할 수 있고, 가중치 매트릭스가 적용된 목표 매트릭스의 모든 셀에 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00019
)을 산출할 때까지 반복 수행할 수 있다.
즉, 목표셀을 선택하고 목표셀에 존재하는 신호값(
Figure 112018068142363-pat00020
)에 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00021
)을 곱해주고, 목표셀의 가장 가까운 주변셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00022
)에는 가중치 매트릭스의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00023
)을 곱해준 값을 모두 더하여 산출할 수 있다.
도 4를 참조하여, 목표 매트릭스(a)의 각 셀에 가중치 매트릭스(b)를 적용하여 결과 매트릭스(c)를 산출하는 일 실시예에 대해 설명하기로 한다.
도 4의 목표 매트릭스(a)는 5ⅹ4 행렬이고, 가중치 매트릭스(b)는 3ⅹ3 행렬이다. 각 목표 매트릭스와 가중치 매트릭스로부터 산출된 결과 매트릭스는 (c)와 같다.
목표 매트릭스의 목표셀을 '8'로 가정하면, 목표셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00024
)인 '8'에 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00025
)인 '1'을 곱해줄 수 있고, 주변셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00026
)인 '4, 7, 9'에는 가중치 매트릭스의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00027
)인 '0.6'을 곱해줄 수 있다.
목표 매트릭스의 목표셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00028
)인 '8'에 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00029
)인 '1'을 곱해준 결과는 8이 산출될 수 있고, 목표 매트릭스의 주변셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00030
)인 '4, 7, 9'에 가중치 매트릭스의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00031
)인 '0.6'을 곱해준 결과는 '2.4, 4.2, 5.4'가 산출될 수 있다.
이로부터, 목표셀과 주변셀에 산출된 결과를 모두 더해주면(8+(2.4*4)+(4.2*3)+(5.4*1)), 결과 매트릭스는 (c)와 같이 산출되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 제3 결과산출부(155)는 목표 매트릭스의 모든 셀이 가중치 매트릭스의 적용으로 인해 결과값이 산출되면, 목표 매트릭스의 목표셀에 해당하는 제1 결과산출부에서 산출하는 결과값과 목표 매트릭스의 주변셀에 해당하는 제2 결과산출부에서 산출하는 결과값을 더하여 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00032
)을 산출할 수 있다.
즉, [수학식 1]과 같이 목표셀을 선택하고, 목표셀에 존재하는 신호값(
Figure 112018068142363-pat00033
)에 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00034
)을 곱해주고, 목표셀의 가장 가까운 주변셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00035
)에는 가중치 매트릭스의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00036
)을 곱해주고, 주변셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00037
)에 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00038
)과 목표 매트릭스와 검출 영역의 비율 상수(R)와 목표 매트릭스에 존재하는 주변셀의 개수(
Figure 112018068142363-pat00039
)를 검출 영역에 존재하는 주변셀의 개수(
Figure 112018068142363-pat00040
)를 나눈 값을 곱해준 뒤, 곱한 값을 모두 더해주면 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00041
)이 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018068142363-pat00042
=
Figure 112018068142363-pat00043
*
Figure 112018068142363-pat00044
+
Figure 112018068142363-pat00045
*
Figure 112018068142363-pat00046
도 5를 참조하여, 모서리에 존재하는 셀 및 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀의 각 신호값에 추가 가중치값을 적용하는 일 실시예를 설명하기로 한다.
도 5의 목표 매트릭스(a)를 기준으로 하면, 목표 매트릭스(a)의 모서리에 존재하는 셀은 '1, 5, 16, 20'일 수 있고, 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀은 '2, 3, 4, 6, 10, 11, 15, 17, 18, 19'일 수 있고, 모서리와 최외각을 제외한 중앙에 존재하는 셀은 '7, 8, 9, 12, 13, 14'일 수 있다.
목표 매트릭스(a)에 가중치 매트릭스(b)를 부여하게 되면 모서리와 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀에는 가중치의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00047
) 또는 주변값(
Figure 112018068142363-pat00048
)이 적용되는 횟수가 적어질 수 있기 때문에 추가적으로 가중치를 적용해줄 수 있다.
예를 들어, 추가 가중치를 적용하기 전의 목표 매트릭스(a)의 목표셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00049
) '1'은 {(1*1)+(4*0.6)+(7*0.6)+(4*0.6)}이 더해진 값인 10으로 산출될 수 있다. 이로부터, 오차의 범위를 줄이기 위하여 추가로 더해져야 할 가상의 셀들을 실제 주변셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00050
)들의 반(
Figure 112018068142363-pat00051
)과 가상의 셀을 고려하여 곱해줄 수 있다.
여기서 가상의 지역이란, 목표 매트릭스(a)의 모서리에 존재하는 셀을 목표셀로 지정했을 때 가중치 매트릭스(b)의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00052
)이 적용되어야 하는데, 가중치 매트릭스의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00053
)이 적용되기 위한 목표 매트릭스(a)의 셀이 존재하지 않는 셀을 의미할 수 있다.
즉, [수학식 2]와 같이 목표 매트릭스(a)의 주변셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00054
)에 가중치 매트릭스(b)의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00055
)을 곱하여 더해주고, 산출된 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00056
)의 반과 목표 매트릭스(a)의 모서리 셀을 목표셀로 설정하였을 때 발생하는 가상셀의 개수(
Figure 112018068142363-pat00057
)와 실제셀의 개수(
Figure 112018068142363-pat00058
)를 고려하여 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00059
)을 산출할 수 있다.
[수학식 2]
최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00060
) =
Figure 112018068142363-pat00061
*
Figure 112018068142363-pat00062
+
Figure 112018068142363-pat00063
*
Figure 112018068142363-pat00064
+
Figure 112018068142363-pat00065
*
Figure 112018068142363-pat00066
* R*
Figure 112018068142363-pat00067
[수학식 2]을 이용하여 전술한 목표셀의 신호값(
Figure 112018068142363-pat00068
) '1'인 경우를 예로 들어 계산하면 아래 [수학식 3]과 같이 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00069
)이 산출되는 것을 확인할 수 있다.
[수학식 3]
최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00070
) = (1*1)+{(4*0.6)+(7*0.6)+(4*0.6)}+{(4*0.6)+(7*0.6)+(4*0.6)}*0.5*
Figure 112018068142363-pat00071
=17.5
이하에서는, 도 6 내지 도 9를 참조하여 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법은 안테나를 통해 송신한 전파주파수에 대하여 물체로부터 반사되어 오는 주파수인 반사주파수를 수신할 수 있고(S1000), 수신된 반사주파수의 신호를 분석할 수 있고, 반사주파수가 수신된 영역을 다수 개의 셀(lⅹm, 여기서, l 및 m은 자연수)로 나누어 검출 영역을 생성할 수 있다(S1100).
검출 영역을 분할한 각 셀에 전파빔을 순차적으로 송신할 수 있고(S1300), 송신한 전파빔에 대해 수신되는 신호값을 목표 매트릭스에 매칭되는 셀에 저장할 수 있다(S1500).
여기서 목표 매트릭스는, 목표 매트릭스는 검출 영역의 각 셀의 신호값을 저장할 수 있도록 상기 검출 영역의 다수 개의 셀과 대응하는 매트릭스로 생성할 수 있다.
또한, 목표 매트릭스는 각 셀의 위치에 따라 구역을 분배할 수 있다. 예를 들어, 목표 매트릭스의 모서리에 존재하는 셀, 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀, 모서리와 최외각을 제외한 중앙에 존재하는 셀로 나누어질 수 있다.
목표 매트릭스에 적용하기 위한 가중치 매트릭스(nⅹn, n은 l 및 m과 같거나 작은 자연수)를 생성하여 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 적용할 수 있다(S1700). 여기서 가중치 매트릭스는, 가중치의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00072
)이 주변값(
Figure 112018068142363-pat00073
)보다 큰 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 3ⅹ3 행렬의 가중치 매트릭스의 경우 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00074
)은 '1'의 값을 가질 수 있고, 주변값(
Figure 112018068142363-pat00075
)은 '0.5'의 값을 가질 수 있다.
목표 매트릭스의 모든 셀에 가중치 매트릭스가 적용되어 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00076
)이 산출되면, 산출된 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00077
)을 이용하여 결과 매트릭스를 생성할 수 있고, 생성한 결과 매트릭스의 셀 중 최대값을 가지는 셀을 타겟으로 검출할 수 있다(S1900).
여기서, 가중치 매트릭스는 목표 매트릭스의 모든 셀에 가중치가 적용될 때까지 순차적으로 적용할 수 있고, 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00078
)은 가중치 매트릭스가 적용된 목표 매트릭스의 모든 셀에 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00079
)을 산출할 때까지 반복 수행할 수 있다.
도 7을 참조하여, 안테나를 통해 수신한 반사주파수로부터 검출 영역을 정하는 것에 대하여 설명하기로 한다.
안테나를 통해 송신한 전파주파수에 대하여 물체로부터 반사되어 오는 주파수인 반사주파수를 수신하면(S1000), 수신한 반사주파수의 신호를 분석할 수 있고(S1010), 분석한 반사주파수로부터 움직이는 물체에 대해 변화된 주파수가 감지되면 검출 영역을 다수 개의 셀로 분할할 수 있다(S1100).
여기서 검출 영역은, 안테나가 움직이는 물체를 감지한 경우, 물체의 주변을 전파주파수로 스캐닝하는 공간이 될 수 있고, 검출 영역에 전파빔의 세기가 반이 되는 지점(-3dB)을 기준으로 공간을 나누어 각 셀을 형성하여 각 셀마다 번호를 매길 수 있다.
도 8을 참조하여, 목표 매트릭스를 생성하는 것에 대하여 설명하기로 한다.
검출 영역을 다수 개의 셀로 분할한 뒤 분할한 각 셀에 전파빔을 순차적으로 송신할 수 있고(S1300), 목표 매트릭스는 각 셀로부터 수신되는 신호값을 저장하기 위해 분할한 각 셀에 매칭되는 목표 매트릭스를 생성할 수 있다(S1350).
여기서 목표 매트릭스(lⅹm)는, 검출 영역의 각 셀의 신호값을 저장할 수 있도록 다수 개의 셀로 나누어진 검출 영역(lⅹm)과 대응하는 매트릭스로 생성할 수 있다.
예를 들어, 검출 영역이 3ⅹ5의 행렬이라면, 목표 매트릭스도 이와 동일하게 3ⅹ5의 행렬로 생성할 수 있고, 검출 영역의 오른쪽 상단에서 수신된 신호값이 '1'이라고 가정한다면, 목표 매트릭스의 오른쪽 상단에 수신된 신호값인 '1'을 저장할 수 있다.
또한, 목표 매트릭스는 각 셀의 위치에 따라 구역을 분배할 수 있다. 예를 들어, 목표 매트릭스의 모서리에 존재하는 셀, 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀, 모서리와 최외각을 제외한 중앙에 존재하는 셀로 나누어질 수 있다.
여기서 목표 매트릭스의 각 셀별로 구역을 분배하는 것은, 모서리에 존재하는 셀 및 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀의 경우 다른 셀보다 가중치를 적용하는 횟수가 적어질 수 있기 때문에, 추가 가중치를 적용하여 다른 셀과 동등하게 가중치를 적용할 수 있다.
도 9를 참조하여, 목표 매트릭스의 각 셀의 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00080
)을 산출하는 것에 대하여 설명하기로 한다.
목표 매트릭스의 셀에 적용하기 위한 가중치 매트릭스를 생성할 수 있고, 생성한 가중치 매트릭스를 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 적용할 수 있다(S1700).
여기서 목표 매트릭스의 셀에 가중치 매트릭스를 적용하는 것은, 가중치 매트릭스의 중앙값(
Figure 112018068142363-pat00081
)을 목표 매트릭스의 목표셀에 적용하여 결과값을 산출할 수 있고(S1710), 가중치 매트릭스의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00082
)은 목표 매트릭스의 목표셀의 주변셀들에 적용하여 결과값은 산출할 수 있다(S1730).
또한, 목표 매트릭스의 셀에 가중치 매트릭스를 적용하는 것은 가중치 매트릭스는 목표 매트릭스의 모든 셀에 가중치가 적용될 때까지 순차적으로 적용할 수 있고,
목표 매트릭스의 각 셀들에 가중치 매트릭스가 모두 적용되고 난 뒤, 각 셀과 목표셀의 주변값(
Figure 112018068142363-pat00083
)을 더하여 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00084
)을 산출할 수 있고(S1750), 산출된 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00085
)에 따라 결과 매트릭스를 생성할 수 있다(S1770).
여기서, 최종 결과값(
Figure 112018068142363-pat00086
)은 가중치 매트릭스가 적용된 목표 매트릭스의 모든 셀에 최종 결과값을 산출할 때까지 반복 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법은 목표 지역의 신호를 수집하고, 신호에 가중치를 부여하여 위치를 판별함으로써 긴 시간의 수집 시간이 필요하지 않기 때문에 더욱 스캐닝을 빠르게 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법을제공하는 기술은 다수의 안테나를 배열함으로써 전파빔(Electromagnetic Beam)을 포밍(Forming)하여 탐지영역 및 거리를 증가시킬 수 있고, 빔 스캐닝을 수행하여 감시영역 내에 동작의 위치를 파악할 수 있는 레이더 시스템을 실현할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
100: 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치
110: 검출 영역 생성부
130: 제1 매트릭스 생성부
150: 제2 매트릭스 생성부
151: 제1 결과산출부
153: 제2 결과산출부
155: 제3 결과산출부
157: 제4 결과산출부
170: 검출부

Claims (14)

  1. 안테나를 통해 송신한 전파주파수에 대한 반사주파수의 신호를 분석하여 검출 영역을 다수 개의 셀(lⅹm, 여기서, l 및 m은 자연수)로 나누고,
    상기 검출 영역의 각 셀에 순차적으로 전파빔을 송신하고,
    상기 검출 영역의 각 셀별로 측정된 전파빔의 신호값을 목표 매트릭스(lⅹm)에 대응되는 각 셀에 저장하고,
    가중치의 중앙값이 주변값보다 큰 값을 갖는 가중치 매트릭스(nⅹn, 여기서, n은 l 및 m과 같거나 작은 자연수)를 생성하여 상기 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 상기 가중치 매트릭스를 적용하고,
    상기 가중치 매트릭스가 적용된 결과 매트릭스 중 최대값을 가지는 셀을 타겟의 동작위치로 검출하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 상기 가중치 매트릭스를 적용하는 것은,
    상기 가중치 매트릭스의 중앙값은 상기 목표 매트릭스의 목표셀에 적용되어 결과값을 산출하고,
    상기 가중치 매트릭스의 주변값은 상기 목표 매트릭스의 목표셀의 주변 셀들에 적용되어 결과값을 산출하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결과 매트릭스 중 최대값을 가지는 셀을 타겟의 동작위치로 검출하는 것은,
    상기 목표 매트릭스의 각 셀이 상기 가중치 매트릭스의 적용으로 인해 결과값이 산출되면, 각 셀과 목표셀의 주변값을 더하여 최종 결과값을 산출하고,
    상기 목표 매트릭스의 각 셀에 저장된 각 최종 결과값에 따라 상기 결과 매트릭스를 생성하여 동작위치를 검출하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표 매트릭스는,
    상기 목표 매트릭스의 모서리에 존재하는 셀, 상기 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀, 상기 모서리와 최외각을 제외한 중앙에 존재하는 셀로 나뉘는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 모서리에 존재하는 셀 및 상기 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀의 각 신호값에 추가 가중치값을 부여하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 영역은,
    상기 안테나가 움직이는 물체를 감지한 경우, 상기 물체의 주변을 상기 전파주파수로 스캐닝하는 공간이고,
    상기 검출 영역에 송신한 전파빔의 세기가 반이 되는 지점을 기준으로 공간을 나누어 각 셀을 형성하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표 매트릭스는,
    상기 검출 영역의 각 셀의 신호값을 저장할 수 있도록 상기 검출 영역의 다수 개의 셀과 대응하는 매트릭스로 생성하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법.
  8. 안테나를 통해 송신한 전파주파수에 대한 반사주파수의 신호를 분석하고, 다수 개의 셀(lⅹm, 여기서, l 및 m은 자연수)로 나누어 검출 영역을 생성하는 검출 영역 생성부;
    상기 검출 영역의 각 셀별로 측정된 전파빔의 신호값에 대응되는 목표 매트릭스(lⅹm)를 생성하고, 상기 신호값을 상기 목표 매트릭스에 매칭되는 셀에 저장하는 제1 매트릭스 생성부;
    상기 제1매트릭스에서 생성한 상기 목표 매트릭스의 각 셀의 신호값에 가중치를 부여하는 가중치 매트릭스(nⅹn, n은 l 및 m과 같거나 작은 자연수)를 생성하는 제2 매트릭스 생성부;
    상기 가중치 매트릭스가 적용된 결과 매트릭스 중 최대값을 가지는 셀을 타겟의 동작위치로 검출하는 검출부;를 포함하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 매트릭스 생성부는,
    상기 가중치 매트릭스의 중앙값은 상기 목표 매트릭스의 목표셀과 적용되어 결과값을 산출하는 제1 결과산출부; 및
    상기 가중치 매트릭스의 주변값은 상기 목표 매트릭스의 목표셀의 주변 셀들과 적용되어 결과값을 산출하는 제2 결과산출부;를 포함하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 매트릭스 생성부는,
    상기 목표 매트릭스의 각 셀이 상기 가중치 매트릭스의 적용으로 인해 결과값이 산출되면, 상기 목표 매트릭스의 목표셀에 해당하는 상기 제1 결과산출부에서 산출하는 결과값과 상기 제2 결과산출부에서 산출하는 결과값을 더하여 최종 결과값을 산출하는 제3 결과산출부; 및
    상기 목표 매트릭스의 각 셀에 저장된 각 최종 결과값에 따라 상기 결과 매트릭스를 생성하는 제4 결과산출부;를 더 포함하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 목표 매트릭스는,
    상기 목표 매트릭스의 모서리에 존재하는 셀, 상기 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀, 상기 모서리와 최외각을 제외한 중앙에 존재하는 셀로 나뉘는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 모서리에 존재하는 셀 및 상기 모서리를 제외한 최외각에 존재하는 셀의 각 신호값에 추가 가중치값을 부여하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 검출 영역은,
    상기 안테나가 움직이는 물체를 감지한 경우, 상기 물체의 주변을 상기 전파주파수로 스캐닝하는 공간이고,
    상기 검출 영역에 송신한 전파빔의 세기가 반이 되는 지점을 기준으로 공간을 나누어 각 셀을 형성하는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 목표 매트릭스는 상기 검출 영역의 각 셀의 신호값을 저장할 수 있도록 상기 검출 영역의 다수 개의 셀과 대응하는 매트릭스로 생성하고,
    상기 가중치 매트릭스는 가중치의 중앙값이 주변값보다 큰 값을 갖는, 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 장치.
KR1020180080325A 2018-07-11 2018-07-11 빔 스캐닝 분석시 가중치를 적용하는 동작위치 검출 방법 및 장치 KR102144048B1 (ko)

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