KR102144498B1 - 차량용 fmcw 레이더 간섭 제거를 위한 차량 주행 제어 시스템 및 간섭 제거 방법 - Google Patents

Abstract

차량용 레이더를 사용하는 상황에서는 다른 차량이 송신하는 레이더 신호 때문에 간섭이 발생한다. 간섭 신호는 목표 물체의 거리 및 속도 추정에 오류를 일으켜 차량의 안전을 위협할 수 있다. 따라서 차량용 레이더에는 간섭 신호 제거 기술이 요구된다. 본 발명은 차량용 FMCW 레이더에서 다른 차량에서 온 간섭 신호가 원래 신호에 간섭을 일으킬 때 간섭패턴을 파악하여 간섭이 생기는 구간을 찾아낸다. 간섭 신호는 원래 신호보다 신호 감쇠가 적으므로 신호 세기가 크고 간섭 신호의 성질에 의해 고 주파수 성분을 가지고 있다. 이 점에 착안하여 시간축에서 레이더에 수신된 신호를 시간 샘플의 주기마다 비교하여 간섭이 생긴 구간을 찾아낸다.

Description

차량용 FMCW 레이더 간섭 제거를 위한 차량 주행 제어 시스템 및 간섭 제거 방법{System for controlling of Driving, and Interference Csncellation Method of Fequency Modulated Continuous Wave radar for automotive vehicle}

본 발명은 차량용 간섭 방지 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 차량용 FMCW 레이더 간섭 제거 알고리즘에 관한 것이다.

FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호는 시간에 따라 주파수가 일정하게 변하는 특성을 가진다. 레이더 송신기에서 FMCW 신호를 보내고 주변 물체에서 반사된 신호를 받아 수신된 신호와 디처프(dechirp) 하여 주변 물체의 거리와 속도를 측정한다.

그러나 원래 레이더 신호를 보내는 차량 외에 다른 차량이 존재하여 다른 파형의 신호를 보내는 경우, 그 신호가 원래 보냈던 신호의 반사파와 간섭을 일으켜서 목표 물체의 거리와 속도를 추정하는데 어려움이 발생한다.

본 실시예에서는 간섭 신호를 제거하는 여러 방법 중 시간축에서 간섭 신호 제거가 이루어지는 기법을 고려한다. 기존의 기법은 간섭 파형이 고 주파수 성분을 포함한다는 성질에 착안한 기법으로 인접한 시간 샘플들의 신호 크기 차를 구하여 그 값이 크면 간섭 신호라 판단하여 제거하고 아니면 제거하지 않는다. 그러나 이 기법은 잡음의 세기가 높은 상황에서 간섭을 완전히 제거하지 못하기 때문에 신호 대 잡음비가 크지 않다.

본 발명은 차량용 FMCW 레이터 간섭 제거 알고리즘을 제공하는 것이다.

본 발명은 신호 대비 잡음 비를 개선하기 위해 신호 샘플들 간의 상관관계를 인접한 것만이 아닌 주기로 확장하여 비교할 수 있다. 이에 따라, 비교 대상이 더 많아지기 때문에 정확성을 개선시킬 수 있으며, 몇 주기까지 비교할지 정할 수 있기 때문에 상황에 따른 유연한 대처가 가능해진다.

차량용 레이더의 간섭을 용이하게 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원 신호 파형을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 간섭 존재시 신호 파형을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.

FMCW 신호인 처프(chirp) 신호의 시간-주파수 도메인에서 중심 주파수가 f, 주파수 스윕 폭이 W, 한 처프(chirp)의 길이가 T라고 한다면 시간에 따른 FMCW 신호의 주파수, 위상 및 전체 신호는 하기의 식 1 내지 식 3으로 나타낼 수 있다.

[식 1]

[식 2]

[식 3]

반사파의 지연시간이

라고 하면 원신호와 디처프 해서 구한 비트 신호 위상(beat signal phase)

는 다음과 같다.

이와 같은 방식으로 얻어진 비트 신호를 시간 t에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)하여 지연시간

를 구할 수 있고,

를 통하여 반사된 물체와 레이더 간 거리를 구할 수 있다.

위의 비트 신호 위상식을 보면 t에 관한 일차식이므로 그것을 미분한 주파수는 상수로 나온다. 따라서 간섭이 없다면 비트 신호는 도 1에 도시된 바와 같이, 일정한 주파수를 갖게 된다.

그러나, 간섭이 발생되면, 도 2에 도시된 바와 같이 비트 신호는 간섭이 생긴 시간에 큰 폭의 변화가 생긴다.

이에 따라, 본 발명은 원 비트 신호의 주파수가 일정한 것에 착안하여 비트 신호의 주기가 T일 때 비트 신호

와

를 비교하여 간섭을 찾아낸다.

간섭을 제거하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 비트 신호를 받아 주기T를 측정한다.

다음, 모든 t에 대해

(k=1,2,3,4,5)인 경우, 간섭이라고 판단한다. 이때, m은 변수로 비교 범위를 정하는데 쓰일 수 있다.

다음, 간섭이라고 판단된 곳을 제로 패딩(zero padding)을 하여 간섭을 제거한다.

상기 간섭 판단 단계 및 간섭 제거 단계를 각 처프(chirp)마다 반복한다.

Claims (6)

1. 처프 신호를 생성하여 송신하고, 상기 처프 신호가 목표물로부터 반사된 신호를 수신하여 상기 처프 신호와 상기 반사된 신호의 차이에 따라 비트(beat) 신호를 생성하는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 장치; 및
   상기 비트 신호의 주기를 추출하고 각 주기별로 상기 비트 신호의 크기를 기 설정된 기준값과 비교하여 간섭 신호가 존재하는 구간을 탐색하고 상기 간섭 신호를 제거하도록 구성되는 간섭 제거 장치;
   를 포함하도록 구성되는 차량 주행 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 간섭 제거 장치는, 매 처프 신호마다 상기 비트 신호의 상기 주기를 추출하도록 구성되는 추출부;
   시간의 변화에 따라 상기 비트 신호의 상기 각 주기별로 상기 비트 신호의 크기를 산출하여 상기 기준값과 비교하는 간섭 구간 탐색부; 및
   상기 간섭 구간 탐색부에서 상기 간섭 신호가 존재하는 구간이 탐색됨에 따라 상기 간섭 신호를 제거하도록 구성되는 간섭 제거부;
   를 포함하도록 구성되는 차량 주행 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 간섭 제거부는 제로 패딩(zero padding)에 기초하여 간섭을 제거하도록 구성되는 차량 주행 제어 시스템.
4. FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 장치 및 상기 FMCW 장치와 접속되는 간섭 제거 장치를 포함하는 차량 주행 제어 시스템의 간섭 제거 방법으로서,
   상기 FMCW 장치가 처프 신호를 생성하여 송신하고, 상기 처프 신호가 목표물로부터 반사된 신호를 수신하여 상기 처프 신호와 상기 반사된 신호의 차이에 따라 비트(beat) 신호를 생성하는 단계;
   상기 간섭 제거 장치가 상기 비트 신호의 주기를 추출하고, 각 주기별로 상기 비트 신호의 크기를 기 설정된 기준값과 비교하여 간섭 신호가 존재하는 구간을 탐색하는 단계; 및
   상기 간섭 신호를 제거하는 단계;
   를 포함하도록 구성되는 차량 주행 제어 시스템의 간섭 제거 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 탐색하는 단계는, 매 처프신호마다 상기 비트 신호의 상기 주기를 추출하는 단계;
   시간의 변화에 따라 상기 비트 신호의 상기 각 주기별로 상기 비트 신호의 크기를 산출하여 상기 기준값과 비교하는 단계; 및
   상기 비교 결과에 기초하여 상기 간섭 신호가 존재하는 구간을 검출하는 단계;
   를 포함하도록 구성되는 차량 주행 제어 시스템의 간섭 제거 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 간섭 신호를 제거하는 단계는 제로 패딩(zero padding)에 기초하여 제거하는 단계를 포함하도록 구성되는 차량 주행 제어 시스템의 간섭 제거 방법.

Images