KR102171535B1 - Uwb 레이더의 수신 장치 및 수신 신호 처리 방법 - Google Patents

Uwb 레이더의 수신 장치 및 수신 신호 처리 방법 Download PDF

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Abstract

UWB 레이더의 수신 장치 및 수신 신호 처리 방법이 개시된다. 개시된 UWB 레이더 수신 장치는, 레이더 송신 신호에 대한 반사 신호를 수신하는 신호 수신부; 상기 수신된 반사 신호로부터 클러터를 제거하여 배경 차분 신호를 생성하는 클러터 제거부; 상기 배경 차분 신호를 이용하여 움직임 객체를 검출하는 검출부를 포함하되, 상기 클러터 제거부는 이전 스캔에서의 반사 신호와 이전 스캔에서의 배경 차분 신호를 이용하여 가중치 조절 신호를 생성하고, 상기 가중치 조절 신호에 기초하여 클러터의 인정 비율인 클러터 가중치를 연산하고 상기 연산된 클러터 가중치에 기초하여 상기 클러터를 연산한다. 개시된 장치 및 방법에 의하면, UWB 레이더를 이용하여 객체 검출 시 높은 정확도로 움직임 객체를 검출할 수 있으며, 클러터 가중치를 적응적으로 조절함으로써 레이더 영역의 환경에 따라 움직임 객체를 검출할 수 있는 장점이 있다.

Description

UWB 레이더의 수신 장치 및 수신 신호 처리 방법{UWB Radar Receiving Device and Method for Processing Received Signal of UWB Radar}
본 발명은 UWB 레이더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 UWB 레이더의 수신 장치 및 수신 신호 처리 방법에 관한 것이다.
근래에 들어 UWB 레이더 시스템이 실내에서의 위치 측정 및 사물 인식 기술로 주목 받고 있다.
UWB 레이더는 수십 나노/피코 단위 너비의 짧은 임펄스 신호를 빛의 속도로 송신하여 물체에 반사되어 수신되는 신호와 송신 신호의 시간적 차이를 활용하여 물체의 존재와 거리를 판단하는 방식으로 동작한다.
그리고 송신 파워가 매우 작기 때문에 저전력, 저가격 소형으로 구현이 가능하며, 광대역을 사용하여 협대역 간섭에 강하며 신호의 스펙트럼이 유사 잡음 형태를 보이므로 보안성 또한 향상된다.
이러한 UWB 레이더를 이용하여 움직이는 객체(예를 들어, 사람)의 신호를 검출하는 경우, 종래에는 SVD(Singular Value Decomposition) 또는 LBF(Loop Back Filter)를 사용하였으나, 검출 결과에 노이즈 성분이 많이 존재하는 단점이 있다.
UWB 레이더 신호로부터 움직이는 객체를 보다 효율적으로 검출하기 위해 수신된 신호로부터 배경 정보를 차감한 배경 차분 신호가 이용된다. 배경 차분 신호는 클러터라고 불리는 배경에 해당되는 신호를 수신 신호로부터 차감한 신호이다.
한편, UWB 레이더 신호로부터 움직이는 객체를 검출하기 위해 사용되는 가장 일반적인 방법은 MTI(Moving Target Identification) 알고리즘을 이용하는 것이다.
MTI 알고리즘은 레이더에서 수신된 신호로부터 클러터 신호를 재귀적으로 추정하여 이를 레이더 수신 신호로부터 제거함으로써 움직임에 대한 신호를 추출한다. 이러한 MTI 알고리즘은 클러터로 인한 신호를 억제하고 움직이는 객체에 대한 신호를 보다 명확하게 현출시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나, 기존의 MTI 알고리즘은 클러터 신호의 추정을 위해 사용되는 클러터 적용 상수의 값이 고정되어 있다.
다음의 수학식 1은 기존의 MTI 알고리즘에서의 클러터 신호 추정 방법을 나타낸 수학식이다.
Figure 112018093403136-pat00001
위 수학식1에서, α는 클러터 가중치이고 ck(t)는 k번째 스캔에서의 클러터이고, rk(t)는 k번째 스캔에서의 수신 신호이며, ck-1(t)는 (k-1)번째 스캔에서의 클러터이다.
이러한 일반적인 MTI 알고리즘에서의 클러터 연산은 클러터 가중치가 고정적으로 설정되기에 레이더 영역의 환경에 따라 적응적으로 클러터를 연산하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 정확도로 움직임 객체를 검출할 수 있는 UWB 레이더 수신 장치 및 UWB 레이더의 수신 신호 처리 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 클러터 가중치를 적응적으로 조절함으로써 레이더 영역의 환경에 따라 움직임 객체를 검출하는 UWB 레이더의 수신 장치 및 UWB 레이더의 수신 신호 처리 방법을 제안한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 레이더 송신 신호에 대한 반사 신호를 수신하는 신호 수신부; 상기 수신된 반사 신호로부터 클러터를 제거하여 배경 차분 신호를 생성하는 클러터 제거부; 상기 배경 차분 신호를 이용하여 움직임 객체를 검출하는 검출부를 포함하되, 상기 클러터 제거부는 이전 스캔에서의 반사 신호와 이전 스캔에서의 배경 차분 신호를 이용하여 가중치 조절 신호를 생성하고, 상기 가중치 조절 신호에 기초하여 클러터의 인정 비율인 클러터 가중치를 연산하고 상기 연산된 클러터 가중치에 기초하여 상기 클러터를 연산하는 UWB 레이더 수신 장치가 제공된다.
상기 클러터 제거부는 상기 이전 스캔에서의 반사 신호에 대한 포락선 신호와 상기 이전 스캔에서의 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호를 이용하여 상기 가중치 조절 신호를 생성한다.
상기 클러터 제거부는 상기 이전 스캔에서의 반사 신호에 대한 포락선 신호와 상기 이전 스캔에서의 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호 중 작은 값을 선택하고 이를 이전 스캔에서의 반사 신호로 정규화한 값을 상기 가중치 조절 신호로 생성한다.
상기 클러터 제거부는 다음의 수학식과 같이 상기 가중치 조절 신호를 생성한다.
Figure 112018093403136-pat00002
위 수학식에서, dk(t)는 가중치 조절 신호를 의미하고,
Figure 112018093403136-pat00003
는 이전 스캔(k) 수신 신호에 대한 포락선 신호를 의미하며,
Figure 112018093403136-pat00004
는 이전 스캔(k) 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호를 의미한다.
상기 클러터 가중치는 다음의 수학식과 같이 연산된다.
Figure 112018093403136-pat00005
위 수학식에서, αmin은 미리 설정되는 클러터 가중치의 최소값이고, αmax는 미리 설정되는 클러터 가중치의 최대값이며, αk(t)는 클러터 가중치이다.
상기 클러터 제거부는 상기 연산된 클러터 가중치에 기초하여 다음과 같이 상기 클러터를 연산한다.
Figure 112018093403136-pat00006
위 수학식에서, ck+1(t)는 현재 스캔(k+1)에서 연산되는 클러터이고, αk(t)는 연산되는 클러터 가중치이며, rk(t)는 이전 스캔에서의 수신 신호이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 레이더 송신 신호에 대한 반사 신호를 수신하는 단계(a); 상기 수신된 반사 신호로부터 클러터를 제거하여 배경 차분 신호를 생성하는 단계(b); 상기 배경 차분 신호를 이용하여 움직임 객체를 검출하는 단계(c)를 포함하되, 상기 단계(b)는 이전 스캔에서의 반사 신호와 이전 스캔에서의 배경 차분 신호를 이용하여 가중치 조절 신호를 생성하고, 상기 가중치 조절 신호에 기초하여 클러터의 인정 비율인 클러터 가중치를 연산하고 상기 연산된 클러터 가중치에 기초하여 상기 클러터를 연산하는 UWB 레이더의 수신 신호 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, UWB 레이더를 이용하여 객체 검출 시 높은 정확도로 움직임 객체를 검출할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 클러터 가중치를 적응적으로 조절함으로써 레이더 영역의 환경에 따라 움직임 객체를 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 방법이 적용되는 UWB 레이더 시스템의 전체적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 수신 장치의 신호 처리부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 검출을 위한 노이즈 억제 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵의 생성 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵을 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 일 실시예에 따른 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 7은 종래의 다른 실시예에 따른 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 8은 종래의 또 다른 실시예에 따른 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 클러터 맵과 수신 신호의 비교를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 방법이 적용되는 UWB 레이더 시스템의 전체적인 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 UWB 레이더 시스템은 UWB 레이더 송신 장치(100) 및 UWB 레이더 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 간단히 설명하면, UWB 레이더 송신 장치(100)는 감지를 위한 임펄스 신호를 외부에 방사하는 장치로서 임펄스 발생기(110), 송신 안테나(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
여기서 임펄스 발생기(110)는 제어부(130)로부터 제공된 임펄스 발생을 위한 데이터에 근거하여 임펄스를 발생시킬 수 있다.
참고로, UWB 레이더에서 펄스의 주기가 짧을수록 많은 정보를 포함할 수 있는데, FCC의 정의에 따르면 펄스 폭이 수ns에 불과한 펄스 신호를 발생시켜 그 대역폭이 500MHz를 넘거나 중심 주파수 대비 대역폭이 20%를 넘는 경우 UWB 레이더에 포함되도록 하며, 임펄스 발생기(110)는 이러한 정의에 맞는 임펄스를 발생시킬 수 있다.
송신 안테나(120)는 임펄스 발생기(110)에 의해 발생된 펄스 신호를 외부에 방사할 수 있으며, 이때 미리 설정된 영역으로 펄스 신호가 발생될 수 있다.
참고로, 송신 안테나(120)는 고지향성을 가지는 초광대역 안테나인 것이 바람직하다.
제어부(130)는 임펄스 발생을 위한 데이터를 임펄스 발생기(110)로 제공할 수 있으며, 제어부(130)의 제어에 따라서 임펄스 발생기(110)는 임펄스를 발생시킬 수 있다.
한편, UWB 레이더 수신 장치(200)는 수신 안테나(210) 및 신호 처리부(220)를 포함할 수 있다.
여기서 수신 안테나(210)는 UWB 송신 장치(100)에 의해 방사된 펄스의 반사 신호를 수신할 수 있으며, 고지향성을 가지는 초광대역 안테나가 사용될 수 있다.
신호 처리부(220)는 수신 안테나(210)에 의해 수신된 신호를 분석할 수 있다.
수신 안테나(210)를 통해 수신되는 신호는 검출 대상인 객체(이하, '객체'라 칭함)의 반사 신호뿐만 아니라 주변 사물에 의한 반사 신호도 포함하게 되며, 객체의 정확한 추적을 위해서는 객체 이외의 다른 신호들은 제거되어야 한다.
이를 위해, 종래에는 수신 신호로부터 클러터 신호를 제거한 배경 차분 신호를 이용하여 객체에 대한 신호를 검출하였으나, 기존의 MTI 방식은 클러터의 적용 비율을 결정하는 클러터 가중치 값이 고정적이었기에 레이더 영역의 환경에 맞추어 적절히 객체를 검출할 수 없는 문제점이 있었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 레이더 수신 장치의 전체적인 구조를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 레이더 수신 장치는 신호 수신부(300), 클러터 제거부(302), 검출부(304) 및 위치 추정부(306)를 포함한다.
신호 수신부(300)는 UWB 레이더 송신 장치에서 방사된 레이더 신호에 대한 반사 신호를 수신한다. 수신되는 반사 신호는 검출 대상인 타겟 객체로부터의 반사 신호뿐만 아니라 주변 사물로부터의 반사 신호도 포함한다. 신호 수신부(300)는 안테나를 통해 반사 신호를 수신하며, 다양한 검출 방식을 이용하여 수신 신호를 검출한다.
신호 수신부(300)를 통해 수신되는 신호는 다음의 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112018093403136-pat00007
반사 신호는 N개의 다중 경로를 통해 신호 수신부(300)로 수신되고, 위 수학식2에서, k는 레이더 신호의 슬로우 타임 인덱스이고, rk(t)는 k번째 스캔 신호에 대한 수신 신호를 의미하고, τki는 다중 경로로 인한 딜레이를 의미하고, s(t)는 송신 신호를 의미하며, aki는 각 다중 경로에 따른 감쇠 상수이고, n(t)는 노이즈를 의미한다.
클러터 제거부(302)는 신호 수신부(300)에서 수신된 신호로부터 배경에 해당되는 클러터 신호를 제거하여 배경 차분 신호를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 클러터 제거부(302)는 클러터의 인정 비율을 조절하는 값인 클러터 가중치를 레이더 환경에 따라 적응적으로 가변시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 클러터 제거부(302)는 배경 차분 신호를 생성할 때 특정 객체의 움직임이 감지되는 상태에서는 클러터 가중치를 상대적으로 높게 설정하고 특정 객체의 움직임이 감지되지 않는 상태에서는 클러터 가중치를 상대적으로 낮게 설정하여 배경 차분 신호를 생성한다.
클러터 제거부(302)는 본 발명의 특징적인 구성으로서 클러터 제거부(302)의 보다 상세한 구조는 도 3을 참조하여 추후 상세히 설명한다.
검출부(304)는 클러터 제거부(302)를 통해 출력되는 배경 차분 신호를 이용하여 움직임 객체를 검출한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출부(304)는 CFAR(Constant False Alarm Rate)을 이용하여 움직임 객체를 검출할 수 있다. CFAR은 잘 알려진 수신 신호 검출 방식으로서, 수신 신호의 통계적 특성을 이용하여 움직임 객체를 검출한다.
도 3은 수신 신호와 클러터가 제거된 배경 차분 신호의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3에서 (a)는 수신 신호이고, (b)는 (a)의 수신 신호로부터 클러터를 제거한 신호이다. 도 3의 (b)를 통해 확인되는 바와 같이, 클러터가 제거될 경우, 움직이는 객체의 신호가 클러터 제거를 통해 더욱 명확히 드러나게 되며, 검출부(304)는 다른 영역에 비해 확연히 높은 신호 세기를 가지는 움직임 객체의 반사 신호를 검출하게 되는 것이다.
위치 추정부(306)는 검출된 객체의 위치 및 검출된 객체의 수를 추정한다. 객체의 위치 및 객체의 수에 대한 추정은 다수의 스캔을 통해 수신되는 반사 신호의 배경 차분 신호를 분석함으로써 이루어진다. 검출부(304) 및 위치 추정부(206)는 본 발명의 특징적 구성은 아니며, 알려진 다양한 검출 방식 및 위치 추정 방식이 이용될 수 있다는 점을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러터 제거부의 상세 구조를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러터 제거부(302)는 이전 스캔 배경 차분 신호 획득부(400), 가중치 조절 신호 생성부(402), 클러터 가중치 연산부(404), 클러터 연산부(406) 및 배경 차분 신호 생성부(408)를 포함한다.
이전 스캔 배경 차분 신호 획득부(400)는 이전 스캔 신호에 대한 반사 신호로부터 연산되는 배경 차분 신호를 획득한다. 이전 스캔에서의 배경 차분 신호는 UWB 레이더 수신 장치의 메모리에 저장될 수 있으며, 메모리로부터 저장된 이전 스캔 배경 차분 신호를 획득할 수 있을 것이다.
이전 스캔에서의 배경 차분 신호는 다음의 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112018093403136-pat00008
위 수학식 3에서, yk(t)는 이전 스캔에서의 배경 차분 신호로서, k는 스캔을 나타내는 인덱스이고, rk(t)는 이전 스캔에서의 수신 신호이며, ck(t)는 이전 스캔에서의 클러터 신호를 의미한다.
가중치 조절 신호 생성부(402)는 클러터 가중치 조절 연산에 사용되는 가중치 조절 신호를 생성한다. 가중치 조절 신호는 이전 스캔에서의 수신 신호와 이전 스캔에서의 배경 차분 신호를 이용하여 생성된다. 보다 바람직하게는, 가중치 조절 신호는 이전 스캔에서의 수신 신호에 대한 포락선 신호와 이전 스캔에서의 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호를 이용하여 생성된다.
구체적으로, 생성되는 가중치 조절 신호는 다음의 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112018093403136-pat00009
위 수학식 4에서, dk(t)는 가중치 조절 신호를 의미하고,
Figure 112018093403136-pat00010
는 이전 스캔(k) 수신 신호에 대한 포락선 신호를 의미하며,
Figure 112018093403136-pat00011
는 이전 스캔(k) 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호를 의미한다.
가중치 조절 신호는 이전 스캔에서의 수신 신호에 대한 포락선 신호와 이전 스캔에서의 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호 중 작은 값을 선택하고 이를 이전 스캔 수신 신호에 대한 포락선 신호로 정규화한 신호로 정의될 수 있을 것이다.
가중치 조절 신호 생성부에서 이전 스캔 수신 신호 및 이전 스캔 배경 차분 신호의 포락선을 이용하는 이유는 시간에 따른 레이더 신호의 위상 오차의 영향을 최소화하기 위해서이다.
클러터 가중치 연산부(404)는 가중치 조절 신호 생성부(402)에서 생성된 가중치 조절 신호를 이용하여 클러터의 인정 비율을 정의하는 클러터 가중치를 연산한다. 클러터 가중치(404)는 가중치 조절 신호의 크기와 상관 관계에 있으며, 가중치 조절 신호의 값이 클수록 클러터 가중치 역시 큰 값을 가지게 되며, 가중치 조절 신호의 값이 작을수록 클러터 가중치 역시 작은 값을 가지게 된다.
구체적으로 클러터 가중치는 다음의 수학식 5와 같이 연산될 수 있다.
Figure 112018093403136-pat00012
위 수학식 5에서, αmin은 미리 설정되는 클러터 가중치의 최소값이고, αmax는 미리 설정되는 클러터 가중치의 최대값이며, αk(t)는 클러터 가중치이다.
클러터 연산부(406)는 클러터 가중치 연산부에서 연산되는 클러터 가중치를 이용하여 현재 스캔에서의 클러터를 연산한다. 클러터의 세기는 연산된 가중치에 비례한다.
구체적으로, 현재 스캔에서의 클러터는 클러터 가중치에 이전 스캔에서의 클러터 신호를 곱한 값과 1에서 클러터 가중치를 차감한 값에 이전 스캔에서의 수신 신호를 곱한 값의 합에 의해 연산될 수 있을 것이며, 다음의 수학식6은 구체적인 클러터 연산 방법을 나타낸 수학식이다.
Figure 112018093403136-pat00013
위 수학식 6에서, ck+1(t)는 현재 스캔(k+1)에서 연산되는 클러터이고, αk(t)는 연산되는 클러터 가중치이며, rk(t)는 이전 스캔에서의 수신 신호이다.
배경 차분 신호 생성부(408)는 연산된 클러터 신호를 현재 스캔에서의 수신 신호로부터 차감하여 배경 차분 신호를 생성한다.
도 5는 단일 움직임 객체가 있을 경우 종래의 방식에 따른 클러터가 적용된 배경 차분 신호와 본 발명에 따른 클러터가 적용된 배경 차분 신호를 비교한 도면이다.
도 5에서, (a)는 종래의 방식에 따른 클러터가 적용된 배경 차분 신호이고, (b)는 본 발명에 따라 연산된 클러터가 적용된 배경 차분 신호이다.
도 5를 참조하면, 종래의 배경 차분 신호에 비해 본 발명에 따른 배경 차분 신호에서 움직임 객체가 더 명확하게 드러나는 것을 확인할 수 있다. 이러한 효과는 본 발명에 따른 클러터 연산 방식이 다중 경로에 따른 클러터를 보다 효율적으로 억제할 수 있기 때문이다.
도 6은 다중 움직임 객체가 있을 경우 종래의 방식에 따른 클러터가 적용된 배경 차분 신호와 본 발명에 따른 클러터가 적용된 배경 차분 신호를 비교한 도면이다.
도 6에서, (a)는 종래의 방식에 따른 클러터가 적용된 배경 차분 신호이고, (b)는 본 발명에 따라 연산된 클러터가 적용된 배경 차분 신호이다. 도 6은 두 개의 움직임 객체가 있을 경우의 배경 차분 신호를 비교한 도면으로서, 본 발명에 따라 연산되는 클러터가 적용될 때 두 개의 움직임 객체가 보다 확연히 식별되는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 레이더 수신 신호 처리 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 레이더의 수신 신호 처리 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, UWB 레이더 수신 장치는 레이더 송신 신호에 대한 반사 신호를 수신한다(단계 700). 반사 신호에는 검출 타겟 객체로부터 반사되는 신호뿐만 아니라 주변 사물로부터 반사되는 신호 역시 포함되어 있다.
반사 신호가 수신되면, 이전 스캔에서의 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호와 이전 스캔에서의 수신 신호에 대한 포락선 신호를 이용하여 가중치 조절 신호를 생성한다(단계 702). 가중치 조절 신호는 위의 수학식 4와 같이 생성된다.
가중치 조절 신호가 생성되면, 가중치 조절 신호를 이용하여 클러터 가중치를 연산한다(단계 704). 클러터 가중치는 생성된 가중치 조절 신호에 상응하도록 연산되며 수학식 5와 같이 연산된다. 연산되는 클러터 가중치는 레이더 환경에 따라 가변되는 값을 가지게 된다.
클러터 가중치가 연산되면, 연산된 클러터 가중치에 기초하여 현재 스캔에서의 클러터를 연산한다(단계 706).
연산된 클러터에 기초하여 수신 신호로부터 클러터를 차감함으로써 배경 차분 신호를 생성한다(단계 708).
배경 차분 신호가 생성되면, 배경 차분 신호를 분석하여 움직임 객체를 검출한다(단계 710).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 레이더 송신 신호에 대한 반사 신호를 수신하는 신호 수신부;
    상기 수신된 반사 신호로부터 클러터를 제거하여 배경 차분 신호를 생성하는 클러터 제거부;
    상기 배경 차분 신호를 이용하여 움직임 객체를 검출하는 검출부를 포함하되,
    상기 클러터 제거부는 이전 스캔에서의 반사 신호와 이전 스캔에서의 배경 차분 신호를 이용하여 가중치 조절 신호를 생성하고, 상기 가중치 조절 신호에 기초하여 클러터의 인정 비율인 클러터 가중치를 연산하고 상기 연산된 클러터 가중치에 기초하여 상기 클러터를 연산하고,
    상기 클러터 제거부는 상기 이전 스캔에서의 반사 신호에 대한 포락선 신호와 상기 이전 스캔에서의 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호 중 작은 값을 선택하고 이를 이전 스캔에서의 반사 신호로 정규화한 값을 상기 가중치 조절 신호로 생성하는 것을 특징으로 하는 UWB 레이더 수신 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러터 제거부는 다음의 수학식과 같이 상기 가중치 조절 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 UWB 레이더 수신 장치.
    Figure 112020033050007-pat00014

    위 수학식에서, dk(t)는 가중치 조절 신호를 의미하고,
    Figure 112020033050007-pat00015
    는 이전 스캔(k) 수신 신호에 대한 포락선 신호를 의미하며,
    Figure 112020033050007-pat00016
    는 이전 스캔(k) 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호를 의미한다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 클러터 가중치는 다음의 수학식과 같이 연산되는 것을 특징으로 하는 UWB 레이더 수신 장치.
    Figure 112018093403136-pat00017

    위 수학식에서, αmin은 미리 설정되는 클러터 가중치의 최소값이고, αmax는 미리 설정되는 클러터 가중치의 최대값이며, αk(t)는 클러터 가중치이다.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 클러터 제거부는 상기 연산된 클러터 가중치에 기초하여 다음과 같이 상기 클러터를 연산하는 것을 특징으로 하는 UWB 레이더 수신 장치.
    Figure 112018093403136-pat00018

    위 수학식에서, ck+1(t)는 현재 스캔(k+1)에서 연산되는 클러터이고, αk(t)는 연산되는 클러터 가중치이며, rk(t)는 이전 스캔에서의 수신 신호이다.
  7. 레이더 송신 신호에 대한 반사 신호를 수신하는 단계(a);
    상기 수신된 반사 신호로부터 클러터를 제거하여 배경 차분 신호를 생성하는 단계(b);
    상기 배경 차분 신호를 이용하여 움직임 객체를 검출하는 단계(c)를 포함하되,
    상기 단계(b)는 이전 스캔에서의 반사 신호와 이전 스캔에서의 배경 차분 신호를 이용하여 가중치 조절 신호를 생성하고, 상기 가중치 조절 신호에 기초하여 클러터의 인정 비율인 클러터 가중치를 연산하고 상기 연산된 클러터 가중치에 기초하여 상기 클러터를 연산하고,
    상기 단계(b)는 상기 이전 스캔에서의 반사 신호에 대한 포락선 신호와 상기 이전 스캔에서의 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호 중 작은 값을 선택하고 이를 이전 스캔에서의 반사 신호로 정규화한 값을 상기 가중치 조절 신호로 생성하는 것을 특징으로 하는 UWB 레이더의 수신 신호 처리 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 단계(b)는 다음의 수학식과 같이 상기 가중치 조절 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 UWB 레이더의 수신 신호 처리 방법.
    Figure 112020033050007-pat00019

    위 수학식에서, dk(t)는 가중치 조절 신호를 의미하고,
    Figure 112020033050007-pat00020
    는 이전 스캔(k) 수신 신호에 대한 포락선 신호를 의미하며,
    Figure 112020033050007-pat00021
    는 이전 스캔(k) 배경 차분 신호에 대한 포락선 신호를 의미한다.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 클러터 가중치는 다음의 수학식과 같이 연산되는 것을 특징으로 하는 UWB 레이더의 수신 신호 처리 방법.
    Figure 112018093403136-pat00022

    위 수학식에서, αmin은 미리 설정되는 클러터 가중치의 최소값이고, αmax는 미리 설정되는 클러터 가중치의 최대값이며, αk(t)는 클러터 가중치이다.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 상기 연산된 클러터 가중치에 기초하여 다음과 같이 상기 클러터를 연산하는 것을 특징으로 하는 UWB 레이더의 수신 신호 처리 방법.
    Figure 112020033050007-pat00023

    위 수학식에서, ck+1(t)는 현재 스캔(k+1)에서 연산되는 클러터이고, αk(t)는 연산되는 클러터 가중치이며, rk(t)는 이전 스캔에서의 수신 신호이다.
  13. 제7항의 방법을 실행하기 위해 컴퓨터에 의해 판독 가능한 프로그램이 기록된 기록 매체.




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