KR102216134B1 - Cfar 검파방법 및 이를 적용한 레이더 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 레이더 신호를 발신하고 반사되는 레이더 신호를 수신하는 레이더 모듈 및 상기 레이더 신호 수신시, 상기 레이더신호를 샘플링한 Raw 데이터를 기반으로 타겟을 검출하는 제어모듈;을 포함하고, 상기 제어모듈은, 상기 Raw 데이터에 포함된 기준샘플링값들을 서로 비교하여 high 샘플링값들로 이루어진 Raw 고점 데이터 및 low 샘플링값들로 이루어진 Raw 저점 데이터를 생성하는 데이터 처리부, 상기 high 샘플링값들로 이루어진 high 신호 및 상기 low 샘플링값들 이루어진 low 신호 사이의 차이샘플링값을 설정된 기준배율에 적용하여 임계신호를 생성하는 신호 생성부 및 상기 기준샘플링값들로 이루어진 수신 신호와 상기 임계신호를 비교하여, 타겟을 검출하는 타겟 검출부를 포함하는 레이더 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은, CFAR 검파방법 및 이를 적용한 레이더 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이더 시스템에 적용되는 CFAR(Constant False Alarm Rate) 검파방법 및 이를 적용한 레이더 시스템에 관한 것이다.
레이더 시스템에서, 수신신호가 안테나를 통해서 들어오면, 신호처리부에서는 수신된 신호가 목표물에 의해서 반사되어 온 신호인지 아닌지를 구분해야 한다. 또한, 신호 검파기는 시간에 따라 변하는 주변 환경에서도 타겟 신호를 획득할 수 있어야 한다.
CFAR 검파는 안테나 주변 환경이 변화하더라도 일정하게 정해진 오경보율을 기준으로 타겟 신호를 획득할 수 있는 레이더 신호 검파 기법이다.
CFAR 검파 방식은 수신 신호 파워와 트레스홀드(Threshold)의 비교를 통해서 신호를 검파한다. 트레스홀드는 비교하고자 하는 신호의 추정 잡음 파워에 계산된 상수의 곱으로 정의되며, 곱해지는 상수는 고려되는 주변의 신호의 수와 오경보율에 의해서 결정이 된다.
다양한 CFAR 기법들 중에서 현재 가장 많이 사용되고 있는 검파기법은 CA CFAR(Cell Average Constant False Alarm Rate) 기법이다. CA CFAR 검파 기법에서는 비교하고자 하는 신호(Test cell)의 잡음 파워는 주변 신호들의 평균 파워으로 추정한다. 테스트 셀의 잡음파워가 추정이 되면 설계자가 정한 오경보율과 주변 신호의 수로 계산된 상수가 곱해지고 테스트 셀의 트레스홀드가 결정된다.
CA CFAR 검파기법은 평균 연산에 의해서 트레스홀드가 결정되기 때문에, 주변 신호(interference target) 혹은 갑자기 증가하는 잡음 신호에 대해서 오경보 혹은 미경보 발생 확률이 높다는 단점이 있다.
실제의 레이더 신호 수신 환경은 주변에 클러터와 다수의 타겟이 존재하기에 균질한 잡음 환경을 기대하기 어렵다. 더욱이, 차량용 레이더의 경우 레이더의 Field Of View 안에 다수의 타겟이 존재할 확률이 크고, 타겟이 근접해 있기에 다중 타겟 환경과 비균질 환경에서의 강건한 검파 기법이 요구된다.
본 발명의 목적은, 비균질 잡음 환경에서도 주변 잡음과 표적 신호를 구분할 수 있는 CFAR 검파 방법 및 이를 적용한 레이더 시스템을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 CFAR 검파 방법은, 레이더신호를 샘플링한 Raw 데이터를 생성하는 단계, 상기 Raw 데이터에 포함된 기준샘플링값들을 서로 비교하여 high 샘플링값들로 이루어진 Raw 고점 데이터 및 low 샘플링값들로 이루어진 Raw 저점 데이터를 생성하는 단계, 상기 high 샘플링값들로 이루어진 high 신호 및 상기 low 샘플링값들 이루어진 low 신호 사이의 차이샘플링값을 설정된 기준배율에 적용하여 임계신호를 생성하는 단계 및 상기 기준샘플링값들로 이루어진 수신 신호와 상기 임계신호를 비교하여, 타겟을 검출하는 단계를 포함한다.
상기 Raw 데이터는, 시간 연속적으로 입력된 상기 레이더신호에 대한 상기 기준샘플링값들로 이루어진 데이터 그룹이다.
상기 Raw 고점 데이터는, 상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 큰 상기 high 샘플링값들로 이루어진 데이터 그룹이며, 상기 Raw 저점 데이터는, 상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 낮은 상기 low 샘플링값들로 이루어진 데이터 그룹이다.
상기 신호 생성 단계는, 상기 high 샘플링값들을 서로 연결하여 상기 제1 신호 및 상기 low 샘플링값들을 서로 연결하여 상기 제2 신호를 생성하는 단계 및 상기 제1, 2 신호 사이의 상기 차이샘플링값에 상기 기준배율을 적용하여 상기 임계신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 검출 단계는, 상기 기준샘플링값들로 이루어진 상기 수신신호 중 상기 임계신호보다 높은 부분을 상기 타겟으로 검출한다.
본 발명에 따른 레이더 시스템은, 레이더 신호를 발신하고 반사되는 레이더 신호를 수신하는 레이더 모듈 및 상기 레이더 신호 수신시, 상기 레이더신호를 샘플링한 Raw 데이터를 기반으로 타겟을 검출하는 제어모듈을 포함하고, 상기 제어모듈은, 상기 Raw 데이터에 포함된 기준샘플링값들을 서로 비교하여 high 샘플링값들로 이루어진 Raw 고점 데이터 및 low 샘플링값들로 이루어진 Raw 저점 데이터를 생성하는 데이터 처리부, 상기 high 샘플링값들로 이루어진 high 신호 및 상기 low 샘플링값들 이루어진 low 신호 사이의 차이샘플링값을 설정된 기준배율에 적용하여 임계신호를 생성하는 신호 생성부 및 상기 기준샘플링값들로 이루어진 수신 신호와 상기 임계신호를 비교하여, 타겟을 검출하는 타겟 검출부를 포함한다.
상기 데이터 처리부는, 상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 큰 상기 high 샘플링값들로 이루어진 상기 Raw 고점 데이터를 생성하고, 상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 낮은 상기 low 샘플링값들로 이루어진 상기 Raw 저점 데이터를 생성한다.
상기 신호 생성부는, 상기 high 샘플링값들을 서로 연결하여 상기 제1 신호 및 상기 low 샘플링값들을 서로 연결하여 상기 제2 신호를 생성하고, 상기 제1, 2 신호 사이의 상기 차이샘플링값에 상기 기준배율을 적용하여 상기 임계신호를 생성한다.
상기 타겟 검출부는, 상기 기준샘플링값들로 이루어진 상기 수신신호 중 상기 임계신호보다 높은 부분을 상기 타겟으로 검출한다.
본 발명에 따른 CFAR 검파 방법 및 이를 적용한 레이더 시스템은, 시간 연속적으로 수신된 신호에 대한 Raw 데이터에 포함된 샘플링값들을 서로 비교하여 Raw 고점 데이터에 포함된 샘플링값 및 Raw 저점 데이터에 포함된 샘플링값으로 분할하여, Raw 고점 데이터에 대한 제1 신호 및 Raw 저점 데이터에 대한 제2 신호를 생성하여, 2개의 신호에 대한 총 신호의 폭에 대응되게 비례 분할하여 잡음신호와 표적 신호를 구분하여, 타겟을 검출할 수 있음으로써, 비균질 잡음 환경에서도 주변 잡음과 표적 신호를 구분할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레이더 시스템의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 CFAR 검파 기법을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 CFAR 검파를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 CFAR 검파 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 CFAR 검파 기법을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 CFAR 검파를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 CFAR 검파 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이더 시스템의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 1을 참조하면, 레이더 시스템은 레이더 모듈(110) 및 제어모듈(120)을 포함할 수 있다.
레이더 모듈(110)은 차량의 전방, 측방 및 후방 중 적어도 하나의 방향으로 레이더 신호를 발신하고, 표적에 의해 반사된 레이더 신호를 수신할 수 있다.
제어모듈(120)은 레이더 모듈(110)에서 수신한 레이더 신호를 설정된 CFAR(Constant False Alarm Rate) 검파 기법을 적용하여, 수신한 레이더 신호에서 표적을 검출할 수 있다.
즉, 제어모듈(120)은 데이터 처리부(122), 신호 생성부(124) 및 타겟 검출부(126)를 포함할 수 있다.
데이터 처리부(122)는 레이더모듈(110)로부터 시간 연속적으로 레이더 신호가 전달되면, 상기 레이더 신호를 샘플링한 기준샘플링값들을 포함하는 Raw 데이터를 생성할 수 있다.
이때, 데이터 처리부(122)는 상기 Raw 데이터에 포함된 상기 기준샘들링값들을 서로 비교하여 high 샘플링값들로 이루어진 Raw 고점 데이터 및 low 샘플링값들로 이루어진 Raw 저점 데이터를 생성한다.
자세히 설명하면, 데이터 처리부(122)는 상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 큰 상기 high 샘플링값들로 이루어진 상기 Raw 고점 데이터를 생성하고, 상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 낮은 상기 low 샘플링값들로 이루어진 상기 Raw 저점 데이터를 생성할 수 있다.
신호 생성부(124)는 데이터 처리부(122)에서 생성된 상기 Raw 고점 데이터에 포함된 상기 high 샘플링값들을 서로 연결하여 상기 제1 신호 및 상기 Raw 저점 데이터에 포함된 상기 low 샘플링값들을 서로 연결하여 상기 제2 신호를 생성하고, 상기 제1, 2 신호 사이의 상기 차이샘플링값에 설정된 기준배율을 적용하여 임계신호를 생성할 수 있다.
타겟 검출부(126)는 상기 기준샘플링값들로 이루어진 상기 수신신호 중 상기 임계신호보다 높은 부분을 상기 타겟으로 검출할 수 있다.
이때, 타겟 검출부(126)는 상기 타겟이 검출되면, 차량 운전자에게 경고음으로 알려주며, 차량의 제동 및 조향을 제어할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 CFAR 검파 기법을 나타낸 도 및 도 3은 본 발명에 따른 CFAR 검파를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 데이터 처리부(122)는 시간 연속적으로 입력되는 레이더 신호를 샘플링한 기준샘플링값들을 포함하는 Raw 데이터에서 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 큰 high 샘플링값들로 이루어진 Raw 고점 데이터를 생성하고, 상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 낮은 low 샘플링값들로 이루어진 Raw 저점 데이터를 생성한다.
예를 들면, 데이터 처리부(122)는 도 2와 같이 Raw 데이터가 생성되고, 임의의 제2 기준샘플링값(②)을 시간 흐름상 앞시점에 존재하는 제1 기준샘플링값(①) 및 시간 흐름상 뒤시점에 존재하는 제3 기준샘플링값(③)과 크기를 비교한다.
이때, 데이터 처리부(122)는 제2 기준샘플링값(②)이 제1, 3 기준샘플링값(①, ③) 사이의 샘플링값을 가지므로 제2 기준샘플링값(②)을 Raw 고점 데이터 및 Raw 저점 데이터에 포함시키지 않는다.
또한, 데이터 처리부(122)는 상술한 바와 같이, 제3 기준샘플링값(③)이 제2, 4 기준샘플링값(②, ④)보다 크므로 제3 기준샘플링값(③)을 Raw 고점 데이터에 high 기준샘플링값에 포함시킨다.
또한, 데이터 처리부(122)는 제1 기준샘플링값(①)이 제2, 5 샘플링값(②, ⑤)보다 작으므로 제1 기준샘플링값(①)을 Raw 저점 데이터에 low 기준샘플링값에 포함시킨다.
도 3을 참조하면, 신호 생성부(124)는 도 2에 나타낸 Raw 데이터, Raw 고점 데이터 및 Raw 저점 데이터 각각에 포함된 샘플링값들을 서로 연결하여 도 3에 나타낸 수신 신호 및 제1, 2 신호를 생성한다.
신호 생성부(124)는 Raw 고점 데이터로 생성된 제1 신호와 Raw 저점 데이터로 생성된 제2 신호 사이의 차이샘플링값에 설정된 기준배율(a)을 적용하여 임계신호를 생성할 수 있다.
이때, 타겟 검출부(126)는 수신신호에서 임계신호보다 높은 샘플링값을 갖는 부분(1, 2, 3, 4, 5)를 타켓으로 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 CFAR 검파 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 제어모듈(120)은 레이더 모듈(110)에서 수신한 레이더신호를 샘플링한 기준샘플링값들을 포함하는 Raw 데이터로 생성한다(S110).
제어모듈(120)은 상기 Raw 데이터에 포함된 상기 기준샘플링값들을 서로 비교하여 high 샘플링값들로 이루어진 Raw 고점 데이터 및 low 샘플링값들로 이루어진 Raw 저점 데이터를 생성한다(S120).
즉, 제어모듈(120)은 도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같이 Raw 데이터에서 Raw 고점 데이터 및 Raw 저점 데이터를 생성할 수 있으며, 자세한 설명을 생략한다.
제어모듈(120)은 상기 high 샘플링값들을 서로 연결하여 제1 신호 및 상기 low 샘플링값들을 서로 연결하여 제2 신호를 생성하고(S130), 상기 제1, 2 신호 사이의 차이샘플링값에 설정된 기준배율을 적용하여 임계신호를 생성한다(S140).
제어모듈(120)은 상기 기준샘플링값들로 이루어진 상기 수신신호 중 상기 임계신호보다 높은 샘플링값을 갖는 부분을 타겟으로 검출한다(S150).
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서는 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.
Claims (9)
- 레이더신호를 샘플링한 Raw 데이터를 생성하는 단계;
상기 Raw 데이터에 포함된 기준샘플링값들을 서로 비교하여 high 샘플링값들로 이루어진 Raw 고점 데이터 및 low 샘플링값들로 이루어진 Raw 저점 데이터를 생성하는 단계;
상기 high 샘플링값들로 이루어진 high 신호 및 상기 low 샘플링값들 이루어진 low 신호 사이의 차이샘플링값을 설정된 기준배율에 적용하여 임계신호를 생성하는 단계; 및
상기 기준샘플링값들로 이루어진 수신 신호와 상기 임계신호를 비교하여, 타겟을 검출하는 단계;를 포함하는 CFAR 검파 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 Raw 데이터는,
시간 연속적으로 입력된 상기 레이더신호에 대한 상기 기준샘플링값들로 이루어진 데이터 그룹인 CFAR 검파 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 Raw 고점 데이터는,
상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 큰 상기 high 샘플링값들로 이루어진 데이터 그룹이며,
상기 Raw 저점 데이터는,
상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 낮은 상기 low 샘플링값들로 이루어진 데이터 그룹인 CFAR 검파 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 임계신호를 생성하는 단계는,
상기 high 샘플링값들을 서로 연결하여 제1 신호를 생성하고 상기 low 샘플링값들을 서로 연결하여 제2 신호를 생성하는 단계; 및
상기 제1, 2 신호 사이의 상기 차이샘플링값에 상기 기준배율을 적용하여 상기 임계신호를 생성하는 단계;를 포함하는 CFAR 검파 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 타켓을 검출하는 단계는,
상기 기준샘플링값들로 이루어진 상기 수신신호 중 상기 임계신호보다 높은 부분을 상기 타겟으로 검출하는 CFAR 검파 방법. - 레이더 신호를 발신하고 반사되는 레이더 신호를 수신하는 레이더 모듈; 및
상기 레이더 신호 수신시, 상기 레이더신호를 샘플링한 Raw 데이터를 기반으로 타겟을 검출하는 제어모듈;을 포함하고,
상기 제어모듈은,
상기 Raw 데이터에 포함된 기준샘플링값들을 서로 비교하여 high 샘플링값들로 이루어진 Raw 고점 데이터 및 low 샘플링값들로 이루어진 Raw 저점 데이터를 생성하는 데이터 처리부;
상기 high 샘플링값들로 이루어진 high 신호 및 상기 low 샘플링값들 이루어진 low 신호 사이의 차이샘플링값을 설정된 기준배율에 적용하여 임계신호를 생성하는 신호 생성부; 및
상기 기준샘플링값들로 이루어진 수신 신호와 상기 임계신호를 비교하여, 타겟을 검출하는 타겟 검출부;를 포함하는 레이더 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 큰 상기 high 샘플링값들로 이루어진 상기 Raw 고점 데이터를 생성하고, 상기 기준샘플링값들 중 시간 흐름상 앞뒤 시점의 기준샘플링값들보다 낮은 상기 low 샘플링값들로 이루어진 상기 Raw 저점 데이터를 생성하는 레이더 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 신호 생성부는,
상기 high 샘플링값들을 서로 연결하여 제1 신호를 생성하며 상기 low 샘플링값들을 서로 연결하여 제2 신호를 생성하고, 상기 제1, 2 신호 사이의 상기 차이샘플링값에 상기 기준배율을 적용하여 상기 임계신호를 생성하는 레이더 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 타겟 검출부는,
상기 기준샘플링값들로 이루어진 상기 수신신호 중 상기 임계신호보다 높은 부분을 상기 타겟으로 검출하는 레이더 시스템.
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