KR102250621B1 - Apparatus and method for detecting parameters in frequency modulation continuous wave radar - Google Patents
Apparatus and method for detecting parameters in frequency modulation continuous wave radar Download PDFInfo
- Publication number
- KR102250621B1 KR102250621B1 KR1020190131235A KR20190131235A KR102250621B1 KR 102250621 B1 KR102250621 B1 KR 102250621B1 KR 1020190131235 A KR1020190131235 A KR 1020190131235A KR 20190131235 A KR20190131235 A KR 20190131235A KR 102250621 B1 KR102250621 B1 KR 102250621B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fft
- radar
- relax
- angle information
- algorithm
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
- G01S13/536—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
- G01S13/68—Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/35—Details of non-pulse systems
- G01S7/352—Receivers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/35—Details of non-pulse systems
- G01S7/352—Receivers
- G01S7/356—Receivers involving particularities of FFT processing
Abstract
FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치 및 방법이 개시된다. 파라미터 검출 방법은 레이더가 출력한 송신 신호가 타겟에 반사된 수신 신호를 수신하는 단계; 상기 수신 신호에 FFT(fast Fourier transform)를 수행하는 단계; FFT 결과를 이용하여 타겟과 레이더 간의 거리 정보를 추정하는 단계; 상기 FFT 결과에 외삽(extrapolation) 알고리즘을 적용하여 타겟과 레이더 간의 각도 정보를 추정하는 단계; 및 상기 각도 정보에 RELAX(Relaxation) 알고리즘을 적용하여 상기 각도 정보 보다 해상도가 향상된 초고해상도 각도 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.An apparatus and method for detecting parameters of an FMCW radar are disclosed. The parameter detection method includes the steps of: receiving a reception signal in which a transmission signal output from a radar is reflected on a target; Performing a fast Fourier transform (FFT) on the received signal; Estimating distance information between the target and the radar using the FFT result; Estimating angle information between a target and a radar by applying an extrapolation algorithm to the FFT result; And applying a RELAX (Relaxation) algorithm to the angle information to obtain ultra-high resolution angle information having an improved resolution than the angle information.
Description
본 발명은 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더의 파라미터 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 FMCW 레이더를 사용하는 센서에서 파라미터 검출 성능을 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a parameter of a frequency modulation continuous wave (FMCW) radar, and more particularly, to a method for improving parameter detection performance in a sensor using an FMCW radar.
FMCW 레이더 시스템은 시간-주파수 도메인을 동시에 사용함으로써 다수의 타겟에 대한 거리-속도정보를 추정할 수 있을 뿐 아니라, 대역폭 효율이 매우 높으면서 복잡도 또한 낮아 차량용 레이더 시스템으로 사용되고 있다.The FMCW radar system not only can estimate distance-speed information for multiple targets by simultaneously using the time-frequency domain, but also has very high bandwidth efficiency and low complexity, so it is being used as a vehicle radar system.
FMCW 레이더 시스템에서는 각 타겟의 거리, 속도에 따라 비트 주파수가 결정되므로, 주파수 파라미터 성분을 정확히 추정하는 것이 매우 중요하다.In the FMCW radar system, since the beat frequency is determined according to the distance and speed of each target, it is very important to accurately estimate the frequency parameter component.
종래의 FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치는 주파수 성분 추정을 위해, FFT 기반의 방식을 사용하고 있다. 그러나, FFT 기반 방식을 사용한 FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치가 검출하는 파라미터들은 해상도가 높지 않아, 다수의 타겟이 인접한 경우 단일 타겟으로 인식할 확률이 높다. 그에 따라 검출하는 해상도가 FFT 기반 방식보다 높은 MUSIC(multiple signal classification) 및 ESPRIT(estimation of signal parameters via rotational invariance techniques) 알고리즘이 개발되었으나, MUSIC 알고리즘 및 ESPRIT 알고리즘으로도 최근 요구되는 파라미터 해상도를 만족하기 어려운 실정이다.A conventional FMCW radar parameter detection apparatus uses an FFT-based method for frequency component estimation. However, the parameters detected by the parameter detection device of the FMCW radar using the FFT-based method do not have a high resolution, and thus, if a plurality of targets are adjacent, it is highly likely to be recognized as a single target. Accordingly, MUSIC (multiple signal classification) and ESPRIT (estimation of signal parameters via rotational invariance techniques) algorithms have been developed that have higher detection resolution than the FFT-based method, but it is difficult to satisfy the recently required parameter resolution even with the MUSIC algorithm and ESPRIT algorithm. Actually.
따라서, FMCW 레이더 시스템에서 FFT 기반 방식, MUSIC 알고리즘 및 ESPRIT 알고리즘보다 해상도가 높은 파라미터를 검출할 수 있는 방법이 요청되고 있다.Accordingly, a method of detecting a parameter having a higher resolution than an FFT-based method, a MUSIC algorithm, and an ESPRIT algorithm in an FMCW radar system is requested.
본 발명은 외삽 알고리즘을 이용하여 각도 파라미터를 추정하고, 추정된 각도 파라미터에 RELEX 알고리즘을 적용함으로써, 종래의 FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치가 출력하는 초 고해상도보다 더 향상된 해상도를 갖는 각도 파라미터를 검출하는 장치 및 방법을 제공한다.The present invention estimates an angle parameter using an extrapolation algorithm, and by applying a RELEX algorithm to the estimated angle parameter, an apparatus for detecting an angle parameter having a higher resolution than the ultra-high resolution output from a conventional FMCW radar parameter detection device. And a method.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 방법은 레이더가 출력한 송신 신호가 타겟에 반사된 수신 신호를 수신하는 단계; 상기 수신 신호에 FFT(fast Fourier transform)를 수행하는 단계; FFT 결과를 이용하여 타겟과 레이더 간의 거리 정보를 추정하는 단계; 상기 FFT 결과에 외삽(extrapolation) 알고리즘을 적용하여 타겟과 레이더 간의 각도 정보를 추정하는 단계; 및 상기 각도 정보에 RELAX(Relaxation) 알고리즘을 적용하여 상기 각도 정보 보다 해상도가 향상된 초고해상도 각도 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.A parameter detection method according to an embodiment of the present invention includes the steps of: receiving a reception signal in which a transmission signal output from a radar is reflected to a target; Performing a fast Fourier transform (FFT) on the received signal; Estimating distance information between the target and the radar using the FFT result; Estimating angle information between a target and a radar by applying an extrapolation algorithm to the FFT result; And applying a RELAX (Relaxation) algorithm to the angle information to obtain ultra-high resolution angle information having an improved resolution than the angle information.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 방법의 거리 정보를 추정하는 단계는, 상기 FFT 결과에 포함된 임계 값을 검출하는 단계; 상기 임계값을 기초로 타겟과 레이더 간의 거리 정보를 추출하는 단계; 및 상기 거리 정보에 대응하는 FFT 크기 성분을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Estimating distance information of a parameter detection method according to an embodiment of the present invention includes: detecting a threshold value included in the FFT result; Extracting distance information between a target and a radar based on the threshold value; And obtaining an FFT size component corresponding to the distance information.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 방법의 임계값을 검출하는 단계는, 고정 값(fixed value)을 사용하여 FFT 결과에서 적어도 하나의 피크 값들을 추출하고, 추출한 피크 값들 중에서 가장 큰 피크 값을 임계 값으로 검출할 수 있다.In the step of detecting the threshold value of the parameter detection method according to an embodiment of the present invention, at least one peak value is extracted from the FFT result using a fixed value, and the largest peak value among the extracted peak values is selected. It can be detected by a threshold value.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 방법의 FFT를 수행하는 단계는, 수신 신호에 포함된 첩(chirp)에 대응하는 1차원 첩 인덱스 및 수신 신호를 수신한 안테나의 안테나 어레이 인덱스를 이용하여 1차원 FFT를 수행할 수 있다.The step of performing the FFT of the parameter detection method according to an embodiment of the present invention may be performed by using a one-dimensional chirp index corresponding to a chirp included in a received signal and an antenna array index of an antenna receiving the received signal. You can perform dimensional FFT.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 방법의 각도 정보를 추정하는 단계는, 상기 FFT 결과를 주파수 스펙트럼으로 분할하는 단계; 스펙트럼 분할 결과에 역 FFT를 적용하여 서브 밴드 내 신호에 대한 데이터 시퀀스를 추출하는 단계; 수신 신호에 포함된 첩(chirp)으로부터 AR(autoregressive) 파라미터를 추정하는 단계; 추정한 AR 파라미터를 이용하여 선형 예측을 수행하는 단계; 선형 예측 결과를 이용하여 데이터 시퀀스를 ARMA (Autoregressive-moving Average) 모델로 모델링하는 단계; 및 ARMA 모델을 이용하여 각도 정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.Estimating angle information of a parameter detection method according to an embodiment of the present invention includes: dividing the FFT result into a frequency spectrum; Extracting a data sequence for a signal in a subband by applying an inverse FFT to the spectrum division result; Estimating an autoregressive (AR) parameter from a chirp included in the received signal; Performing linear prediction using the estimated AR parameter; Modeling the data sequence using an autoregressive-moving average (ARMA) model using the linear prediction result; And estimating angle information using the ARMA model.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 방법의 초고해상도 각도 정보를 획득하는 단계는, 상기 각도 정보에 포함된 외삽 어레이 및 외삽 가상 어레이 벡터를 RELAX 알고리즘에 입력하고, RELAX 알고리즘의 출력을 이용한 연산의 최대값이 기 설정된 RELAX 임계값 이하일 때까지 RELAX 알고리즘을 반복 수행할 수 있다.The step of obtaining the ultra-high resolution angle information of the parameter detection method according to an embodiment of the present invention includes inputting the extrapolated array and the extrapolated virtual array vector included in the angle information to the RELAX algorithm, and performing an operation using the output of the RELAX algorithm. The RELAX algorithm can be repeatedly performed until the maximum value is less than the preset RELAX threshold.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치는 레이더가 출력한 송신 신호가 타겟에 반사된 수신 신호를 수신하는 수신기; 상기 수신 신호에 FFT(fast Fourier transform)를 수행하고, FFT 결과를 이용하여 타겟과 레이더 간의 거리 정보를 추정하는 FFT 수행부; 상기 FFT 결과에 외삽(extrapolation) 알고리즘을 적용하여 타겟과 레이더 간의 각도 정보를 추정하는 외삽 수행부; 및 상기 각도 정보에 RELAX(Relaxation) 알고리즘을 적용하여 상기 각도 정보 보다 해상도가 향상된 초고해상도 각도 정보를 획득하는 RELAX 수행부를 포함할 수 있다.A parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a receiver for receiving a reception signal in which a transmission signal output from a radar is reflected to a target; An FFT performing unit for performing a fast Fourier transform (FFT) on the received signal and estimating distance information between a target and a radar using the FFT result; An extrapolation performing unit for estimating angle information between a target and a radar by applying an extrapolation algorithm to the FFT result; And a RELAX execution unit that obtains ultra-high resolution angle information having an improved resolution than the angle information by applying a RELAX (Relaxation) algorithm to the angle information.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치의 FFT 수행부는, 상기 FFT 결과에 포함된 임계 값을 검출하고, 상기 임계값을 기초로 타겟과 레이더 간의 거리 정보를 추출하며, 상기 거리 정보에 대응하는 FFT 크기 성분을 획득할 수 있다.The FFT performing unit of the parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention detects a threshold value included in the FFT result, extracts distance information between a target and a radar based on the threshold value, and corresponds to the distance information. The FFT size component can be obtained.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치의 외삽 수행부는, 상기 FFT 결과를 주파수 스펙트럼으로 분할하고, 스펙트럼 분할 결과에 역 FFT를 적용하여 서브 밴드 내 신호에 대한 데이터 시퀀스를 추출하며, 수신 신호에 포함된 첩(chirp)으로부터 AR(autoregressive) 파라미터를 추정하고, 추정한 AR 파라미터를 이용하여 선형 예측을 수행하며, 선형 예측 결과를 이용하여 데이터 시퀀스를 ARMA (Autoregressive-moving Average) 모델로 모델링하고, ARMA 모델을 이용하여 각도 정보를 추정할 수 있다.The extrapolation unit of the parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention divides the FFT result into a frequency spectrum, applies an inverse FFT to the spectrum division result, extracts a data sequence for a signal in a subband, and extracts a data sequence for a signal in a subband. The autoregressive (AR) parameter is estimated from the included chirp, linear prediction is performed using the estimated AR parameter, and the data sequence is modeled with an autoregressive-moving average (ARMA) model using the linear prediction result, Angle information can be estimated using the ARMA model.
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치의 RELAX 수행부는, 상기 각도 정보에 포함된 외삽 어레이 및 외삽 가상 어레이 벡터를 RELAX 알고리즘에 입력하고, RELAX 알고리즘의 출력을 이용한 연산의 최대값이 기 설정된 RELAX 임계값 이하일 때까지 RELAX 알고리즘을 반복 수행할 수 있다.The RELAX execution unit of the parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention inputs the extrapolated array and extrapolated virtual array vector included in the angle information into the RELAX algorithm, and the maximum value of the operation using the output of the RELAX algorithm is set in RELAX. The RELAX algorithm can be repeatedly performed until it is less than or equal to the threshold.
본 발명의 일실시예에 의하면, 외삽 알고리즘을 이용하여 각도 파라미터를 추정하고, 추정된 각도 파라미터에 RELEX 알고리즘을 적용함으로써, 종래의 FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치가 출력하는 초 고해상도보다 더 향상된 해상도를 갖는 각도 파라미터를 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by estimating an angular parameter using an extrapolation algorithm and applying a RELEX algorithm to the estimated angular parameter, Angle parameters can be detected.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치가 수신한 수신 신호의 일례이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치의 복잡도의 일례이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치의 추정 RMSE 성능의 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 방법을 도시한 플로우차트이다.1 is a diagram showing a parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of a received signal received by the parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an example of the complexity of a parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of estimated RMSE performance of a parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart showing a parameter detection method according to an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It is to be understood that all changes, equivalents, or substitutes to the embodiments are included in the scope of the rights.
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.The terms used in the examples are used for illustrative purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.
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.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
파라미터 검출 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 수신기(110), FFT 수행부(120), 외삽 수행부(130), 및 RELAX 수행부(140)를 포함할 수 있다. 이때, 수신기(110)는 통신기이고, FFT 수행부(120), 외삽 수행부(130), 및 RELAX 수행부(140)는 서로 다른 프로세서, 또는 하나의 프로세서에서 수행되는 프로그램에 포함된 각각의 모듈일 수 있다.As shown in FIG. 1, the
수신기(110)는 레이더(101)로부터 레이더(101)가 수신한 수신 신호를 전달받을 수 있다. 예를 들어, 레이더(101)는 FMCW 레이더일 수 있다. 또한, 레이더(101)는 송신 신호를 출력하고, 송신 신호가 타겟에 반사된 수신 신호를 수신할 수 있다.The
FFT 수행부(120)는 수신기(110)가 수신한 수신 신호에 FFT(fast Fourier transform)를 수행할 수 있다. 이때, FFT 수행부(120)는 수신 신호에 포함된 첩(chirp)에 대응하는 1차원 첩 인덱스 및 수신 신호를 수신한 안테나의 안테나 어레이 인덱스를 이용하여 1차원 FFT를 수행할 수 있다.The FFT performing
예를 들어, FFT 수행부(120)가 1차원 FFT를 수행한 결과인 Pk.l는 이다. 이때, 레이더(101)에서 k는 수신 신호를 수신한 안테나 어레이의 인덱스이고, l은 수신 신호에 포함된 첩의 인덱스일 수 있다. 그리고, s번째 주파수 인덱스 기반의 거리 정보 FFT 출력은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. For example, P kl, which is a result of the FFT performing
이때, WN은 N x 1크기를 가진 N 개의 열 벡터로 구성된 DFT 매트릭스입니다. 즉, WN은 [W0, W1, ..., WN-1] 이고 u 번째 열 벡터인 Wu는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Here, W N is a DFT matrix consisting of N column vectors of size N x 1. That is, W N is [W 0 , W 1 , ..., W N-1 ], and W u, which is a u-th column vector, can be expressed as in
또한, FFT 수행부(120)는 수신 신호의 FFT 결과를 이용하여 타겟과 레이더(101) 간의 거리 정보를 추정할 수 있다. 이때, FFT 수행부(120)는 수신 신호의 FFT 결과에 포함된 임계 값을 검출하고, 검출한 임계값을 기초로 타겟과 레이더(101) 간의 거리 정보를 추출하며, 추출한 거리 정보에 대응하는 FFT 크기 성분을 획득할 수 있다. 이때, FFT 수행부(120)는 고정 값(fixed value)을 사용하여 FFT 결과에서 적어도 하나의 피크 값들을 추출하고, 추출한 피크 값들 중에서 가장 큰 피크 값을 임계 값으로 검출할 수 있다.In addition, the FFT performing
예를 들어, FFT 수행부(120)는 수신 신호의 FFT 결과인 Pk.l를 수학식 3에 적용하여 미분할 수 있다. For example, the FFT performing unit 120 may differentiate by applying P kl , which is the FFT result of the received signal, to
그리고, FFT 수행부(120)는 미분 결과를 이용하여 거리 스펙트럼 I = [I1, I2, … , I M] 사이의 피크를 검출할 수 있다. 이때, 검출된 피크 인덱스는 타겟의 거리 정보일 수 있다.In addition, the FFT performing
외삽 수행부(130)는 수신 신호의 FFT 결과에 외삽(extrapolation) 알고리즘을 적용하여 타겟과 레이더 간의 각도 정보를 추정할 수 있다. 이때, 외삽 수행부(130)는 수신 신호의 FFT 결과를 주파수 스펙트럼으로 분할할 수 있다. The
예를 들어, l번째 첩 심볼에서 m번째 타겟인 에 대한 DOA(direction of arrival)의 입력 및 주파수 변환된 DOA FFT 결과인 를 수학식 4와 같이 정의할 수 있다.For example, the m-th target in the l-th chirp symbol The input and frequency-transformed DOA FFT result of the direction of arrival (DOA) for Can be defined as in
이때, 는 이고, 는일 수 있다.At this time, Is ego, Is Can be
이때, z 번째 서브 밴드 z = 0, 1, …, Z-1에 대한 스펙트럼 파티션 행렬 SZ는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.At this time, the z-th subband z = 0, 1,… , The spectral partition matrix S Z for Z-1 can be expressed as in
이때, 수학식 1에 포함된 대각선 요소(diagonal element)인 는 수학식 6과 같이 정의될 수 있다.At this time, the diagonal element included in
이때, Iz는 수학식 7과 같이 정의된 인덱스의 매개 변수 세트일 수 있다.In this case, I z may be a parameter set of an index defined as in
이때, A는 서브 밴드(sub band)의 크기일 수 있다. 즉 A = K / Z이며, 정수 값을 가질 수 있다. 또한, z번째 서브 밴드에서의 스펙트럼 분할 결과는 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.In this case, A may be the size of a sub band. That is, A = K / Z, and can have an integer value. In addition, the result of spectrum division in the z-th subband can be expressed as
다음으로, 외삽 수행부(130)는 스펙트럼 분할 결과에 역 FFT를 적용하여 서브 밴드 내 신호에 대한 데이터 시퀀스를 추출할 수 있다. 예를 들어, 외삽 수행부(130)는 스펙트럼 분할 결과인 에 역 FFT를 적용하여 수학식 9와 같은 z 번째 서브 밴드 내 신호에 대한 데이터 시퀀스를 획득할 수 있다.Next, the
이때, 는 일 수 있다.At this time, Is Can be
그 다음으로, 외삽 수행부(130)는 수신 신호에 포함된 첩(chirp)으로부터 AR(autoregressive) 파라미터를 추정하고, 추정한 AR 파라미터를 이용하여 선형 예측을 수행할 수 있다. 이때, 외삽 수행부(130)는 수학식 10에 도시된 바와 같은 선형 시스템의 출력으로 데이터 시퀀스를 모델링할 수 있다.Next, the
다음으로, 외삽 수행부(130)는 선형 예측 결과를 이용하여 데이터 시퀀스를 ARMA (Autoregressive-moving Average) 모델로 모델링하고, ARMA 모델을 이용하여 각도 정보를 추정할 수 있다. 이때, ARMA 모델은 p 및 q 값을 가진 ARMA 모델, AR 모델 및 이동 평균 (MA) 모델로 구성될 수 있다. 이때, 세 가지 선형 모델 중에서, q = 0 인 AR 모델의 결과가 급격한 피크를 나타낼 수 있기 때문에 AR 모델이 주로 사용될 수 있다.Next, the
예를 들어, 외삽 수행부(130)는 AR 모델을 사용하여 l 번째 첩 기호 및 m 번째 타겟에 대응하는 수신 신호를 수학식 11과 같이 모델링 할 수 있다.For example, the
이때, p 차 AR 프로세스의 전력 스펙트럼 P x (z)는 수학식 12와 같이 정의될 수 있다.In this case, the power spectrum P x (z) of the p-order AR process may be defined as in
이때, b(0)과 a(k)는 데이터와 스펙트럼 추정의 정확도로부터 추정 할 수 있다. 은 모델 파라미터가 얼마나 정확하게 추정 될 수 있는지에 따라 달라지는 변수이며, 은 모델링 오차일 수 있다.At this time, b(0) and a(k) can be estimated from the accuracy of data and spectrum estimation. Is a variable that depends on how accurately the model parameter can be estimated, May be a modeling error.
거리 정보를 추정하기위한 AR 파라미터를 추정하는 방법은 공분산 방법일 수 있다. 예를 들어, p 차 AR 파라미터인 를 구하기 위하여 수학식 13과 같은 선형 방정식이 사용될 수 있다.A method of estimating an AR parameter for estimating distance information may be a covariance method. For example, the p-order AR parameter A linear equation such as
이때, 자기 상관 시퀀스 cx(k, l)은 수학식 14와 같이 정의될 수 있다.In this case, the autocorrelation sequence c x (k, l) may be defined as in
AR 모델을 사용한 DOA 스펙트럼 추정의 경우, 외삽 수행부(130)는 타겟의 수 M에 의해 AR 프로세스 p의 순서를 결정할 수 있다. 차수 p가 목표 M의 수보다 작은 경우, DOA 스펙트럼의 결과가 평활 해지고 해상도가 낮아질 수 있다. 또한, 차수 p가 목표 M의 수보다 큰 경우, DOA 스펙트럼의 결과는 가짜 피크를 가질 수 있다.In the case of DOA spectrum estimation using the AR model, the
또한, 외삽 수행부(130)는 AIC(Akaike information criterion (AIC)과 MDL(minimum description length)를 사용하여 모델 차수 p를 결정할 수도 있다. 이때, 외삽 수행부(130)는 MDL 또는 AIC의 값이 최소화 될 때까지 모델 순서를 변경하여 최적의 모델링 순서를 선택할 수 있다.In addition, the
그리고, 외삽 수행부(130)의 외삽 결과는 크기와 위상 정보를 가지므로, 복수의 외삽 어레이 KE 및 을 갖는 외삽 가상 어레이 벡터 가 RELAX 수행부(140)에 입력될 수 있다.And, since the extrapolation result of the
RELAX 수행부(140)는 외삽 수행부(130)가 추정한 각도 정보에 RELAX(Relaxation) 알고리즘을 적용하여 외삽 수행부(130)가 추정한 각도 정보 보다 해상도가 향상된 초고해상도 각도 정보를 획득할 수 있다. 이때, RELAX 수행부(140)는 외삽 수행부(130)가 추정한 각도 정보에 포함된 외삽 어레이 및 외삽 가상 어레이 벡터를 RELAX 알고리즘에 입력하고, RELAX 알고리즘의 출력을 이용한 연산의 최대값이 기 설정된 RELAX 임계값 이하일 때까지 RELAX 알고리즘을 반복 수행할 수 있다.The
RELAX 수행부(140)는 먼저 을 설정할 수 있다. 다만, 는 정의가 필요하지 않다.RELAX
다음으로, RELAX 수행부(140)는 m = 1,2,…, M 동안 수학식 15를 반복 수행할 수 있다.Next, the RELAX execution unit 140 m = 1,2,... During, M,
이때, 는 일 수 있다. 그리고, RELAX 수행부(140)는 의 최대 값이 사전 결정된 임계 값보다 작은 경우, 동작을 종료할 수 있다.At this time, Is Can be And, the
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치는 외삽 알고리즘을 이용하여 각도 파라미터를 추정하고, 추정된 각도 파라미터에 RELEX 알고리즘을 적용함으로써, 종래의 FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치가 출력하는 초 고해상도보다 더 향상된 해상도를 갖는 각도 파라미터를 검출할 수 있다.The parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention estimates the angle parameter using an extrapolation algorithm and applies the RELEX algorithm to the estimated angle parameter, thereby improving more than the ultra-high resolution output from the conventional FMCW radar parameter detection device. Angle parameters with resolution can be detected.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치가 수신한 수신 신호의 일례이다.2 is an example of a received signal received by the parameter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
파라미터 검출 장치(100)와 연결된 레이더(101)의 송신(TX) 안테나는 송신(TX) 신호(210)를 출력할 수 있다. A transmission (TX) antenna of the
예를 들어, 송신 신호인 STX는 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.For example, the transmission signal S TX can be expressed as
이때, L은 FMCW 첩 신호의 수이고, TF는 첩 심볼 및 유휴 기간의 총 지속 기간을 나타낼 수 있다. 이때, TF는 T + Ti이고, T는 첩 심볼의 지속 시간이며, Ti는 유휴 기간의 지속 시간일 수 있다. 예를 들어, FMCW 첩 심볼 s0(t)는 수학식 17과 같이 나타낼 수 있다.In this case, L is the number of FMCW chirp signals, and T F may indicate the total duration of chirp symbols and idle periods. In this case, T F may be T + T i , T may be the duration of the chirp symbol, and T i may be the duration of the idle period. For example, the FMCW chirp symbol s 0 (t) can be expressed as in Equation 17.
이때, fo는 초기 주파수이고, 는 FMCW 첩 심볼의 주파수 기울기이며, fBW는 FMCW의 대역폭일 수 있다.In this case, f o is the initial frequency, Is the frequency slope of the FMCW chirp symbol, and f BW may be the bandwidth of the FMCW.
이때, 송신 신호(210)는 타겟(220)에 반사되며, 변조될 수 있다. 그리고, 레이더(101)의 수신(RX) 안테나는 송신 신호(210)가 타겟(220)에 반사되며 변조된 신호(230)를 수신(RX) 신호로 수신할 수 있다.In this case, the
이때, 수신 신호인 Pk.l(t)는 타겟들 각각에 대응하는 파형(231)을 포함하고, 수학식 18과 같이 정의될 수 있다.In this case, the received signal P kl (t) includes a
이때, 는 m 번째 목표의 도플러 주파수이고, 는 가산 백색 가우스 잡음 (AWGN) 신호일 수 있다.At this time, Is the Doppler frequency of the m-th target, May be an additive white Gaussian noise (AWGN) signal.
도 3은 수신 입력 샘플 수에 따른 종래의 FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치의 복잡도(310) 및 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치(100)의 복잡도(320)를 도시한 그래프이다.3 is a graph showing the
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 종래의 FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치보다 복잡도가 향상될 수 있다.As shown in FIG. 3, the
도 4는 종래의 FFT 방식의 파라미터 검출 장치의 추정 RMSE 성능(410), 종래의 MUSIC 알고리즘 방식의 파라미터 검출 장치의 추정 RMSE 성능(420), 및 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치의 추정 RMSE 성능(430)을 도시한 그래프이다.4 is an
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 종래의 FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치보다 복잡도가 향상되었음에도 도 4에 도시된 바와 같이 RMSE 성능이 향상될 수 있다.Although the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 검출 방법을 도시한 플로우차트이다.5 is a flowchart showing a parameter detection method according to an embodiment of the present invention.
단계(510)에서 FFT 수행부(120)는 수신기(110)가 레이더(101)로부터 전달받은 수신 신호에 FFT(fast Fourier transform)를 수행할 수 있다. 이때, FFT 수행부(120)는 수신 신호에 포함된 첩(chirp)에 대응하는 1차원 첩 인덱스 및 수신 신호를 수신한 안테나의 안테나 어레이 인덱스를 이용하여 1차원 FFT를 수행할 수 있다.In
단계(520)에서 FFT 수행부(120)는 수신 신호의 FFT 결과를 이용하여 타겟과 레이더(101) 간의 거리 정보를 추정할 수 있다. 이때, FFT 수행부(120)는 수신 신호의 FFT 결과에 포함된 임계 값을 검출하고, 검출한 임계값을 기초로 타겟과 레이더(101) 간의 거리 정보를 추출하며, 추출한 거리 정보에 대응하는 FFT 크기 성분을 획득할 수 있다. 이때, FFT 수행부(120)는 고정 값(fixed value)을 사용하여 FFT 결과에서 적어도 하나의 피크 값들을 추출하고, 추출한 피크 값들 중에서 가장 큰 피크 값을 임계 값으로 검출할 수 있다.In
단계(530)에서 외삽 수행부(130)는 수신 신호의 FFT 결과에 외삽(extrapolation) 알고리즘을 적용하여 타겟과 레이더 간의 각도 정보를 추정할 수 있다. 이때, 외삽 수행부(130)는 수신 신호의 FFT 결과를 주파수 스펙트럼으로 분할할 수 있다. 다음으로, 외삽 수행부(130)는 스펙트럼 분할 결과에 역 FFT를 적용하여 서브 밴드 내 신호에 대한 데이터 시퀀스를 추출할 수 있다. 그 다음으로, 외삽 수행부(130)는 수신 신호에 포함된 첩(chirp)으로부터 AR(autoregressive) 파라미터를 추정하고, 추정한 AR 파라미터를 이용하여 선형 예측을 수행할 수 있다. 다음으로, 외삽 수행부(130)는 선형 예측 결과를 이용하여 데이터 시퀀스를 ARMA (Autoregressive-moving Average) 모델로 모델링하고, ARMA 모델을 이용하여 각도 정보를 추정할 수 있다. In
단계(540)에서 RELAX 수행부(140)는 외삽 수행부(130)가 추정한 각도 정보에 RELAX(Relaxation) 알고리즘을 적용하여 외삽 수행부(130)가 추정한 각도 정보 보다 해상도가 향상된 초고해상도 각도 정보를 획득할 수 있다. 이때, RELAX 수행부(140)는 외삽 수행부(130)가 추정한 각도 정보에 포함된 외삽 어레이 및 외삽 가상 어레이 벡터를 RELAX 알고리즘에 입력하고, RELAX 알고리즘의 출력을 이용한 연산의 최대값이 기 설정된 RELAX 임계값 이하일 때까지 RELAX 알고리즘을 반복 수행할 수 있다.In
본 발명은 외삽 알고리즘을 이용하여 각도 파라미터를 추정하고, 추정된 각도 파라미터에 RELEX 알고리즘을 적용함으로써, 종래의 FMCW 레이더의 파라미터 검출 장치가 출력하는 초 고해상도보다 더 향상된 해상도를 갖는 각도 파라미터를 검출할 수 있다.The present invention estimates angular parameters using an extrapolation algorithm and applies the RELEX algorithm to the estimated angular parameters, thereby detecting angular parameters having a higher resolution than the ultra-high resolution output from the conventional FMCW radar parameter detection device. have.
한편, 본 발명에 따른 파라미터 검출 장치 또는 파라미터 검출 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.On the other hand, the parameter detection device or parameter detection method according to the present invention is written as a program that can be executed on a computer and can be implemented in various recording media such as a magnetic storage medium, an optical reading medium, and a digital storage medium.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체)에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.Implementations of the various techniques described herein may be implemented in digital electronic circuitry, or in computer hardware, firmware, software, or combinations thereof. Implementations may include a data processing device, e.g., a programmable processor, a computer, or a computer program product, e.g., a machine-readable storage device (computer readable It can be implemented as a computer program tangibly embodied in a possible medium) Computer programs such as the above-described computer program(s) may be recorded in any type of programming language, including compiled or interpreted languages, and as a standalone program or in a module, component, subroutine, or computing environment. It can be deployed in any form, including as other units suitable for the use of. A computer program can be deployed to be processed on one computer or multiple computers at one site or to be distributed across multiple sites and interconnected by a communication network.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.Processors suitable for processing a computer program include, by way of example, both general and special purpose microprocessors, and any one or more processors of any kind of digital computer. In general, the processor will receive instructions and data from read-only memory or random access memory or both. Elements of the computer may include at least one processor that executes instructions and one or more memory devices that store instructions and data. In general, a computer may include one or more mass storage devices that store data, such as magnetic, magnetic-optical disks, or optical disks, or receive data from or transmit data to them, or both. It can also be combined so as to be. Information carriers suitable for embodying computer program instructions and data are, for example, semiconductor memory devices, for example, magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, Compact Disk Read Only Memory (CD-ROM). ), Optical Media such as DVD (Digital Video Disk), Magnetic-Optical Media such as Floptical Disk, ROM (Read Only Memory), RAM (RAM) , Random Access Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and the like. The processor and memory may be supplemented by or included in a special purpose logic circuit structure.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체를 모두 포함할 수 있다.Further, the computer-readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include all computer storage media.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.While this specification includes details of a number of specific implementations, these should not be construed as limiting to the scope of any invention or claimable, but rather as a description of features that may be peculiar to a particular embodiment of a particular invention. It must be understood. Certain features described herein in the context of separate embodiments may be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features described in the context of a single embodiment can also be implemented in multiple embodiments individually or in any suitable sub-combination. Furthermore, although features operate in a particular combination and may be initially described as so claimed, one or more features from a claimed combination may in some cases be excluded from the combination, and the claimed combination may be a sub-combination. Or sub-combination variations.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.Likewise, although operations are depicted in the drawings in a specific order, it should not be understood that such operations must be performed in that particular order or sequential order shown, or that all illustrated operations must be performed in order to obtain a desired result. In certain cases, multitasking and parallel processing can be advantageous. In addition, separation of the various device components in the above-described embodiments should not be understood as requiring such separation in all embodiments, and the program components and devices described are generally integrated together into a single software product or packaged in multiple software products. It should be understood that you can.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those of ordinary skill in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention may be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
101: 레이더
110: 수신기
120: FFT 수행부
130: 외삽 수행부
140: RELAX 수행부101: radar
110: receiver
120: FFT execution unit
130: extrapolation execution unit
140: RELAX execution unit
Claims (11)
상기 수신 신호에 FFT(fast Fourier transform)를 수행하는 단계;
FFT 결과를 이용하여 타겟과 레이더 간의 거리 정보를 추정하는 단계;
상기 FFT 결과에 외삽(extrapolation) 알고리즘을 적용하여 타겟과 레이더 간의 각도 정보를 추정하는 단계; 및
상기 각도 정보에 RELAX(Relaxation) 알고리즘을 적용하여 상기 각도 정보 보다 해상도가 향상된 초고해상도 각도 정보를 획득하는 단계
를 포함하는 레이더 파라미터 추정 방법.Receiving a reception signal in which the transmission signal output from the radar is reflected on the target;
Performing a fast Fourier transform (FFT) on the received signal;
Estimating distance information between the target and the radar using the FFT result;
Estimating angle information between a target and a radar by applying an extrapolation algorithm to the FFT result; And
Applying a RELAX (Relaxation) algorithm to the angle information to obtain ultra-high resolution angle information with improved resolution than the angle information
Radar parameter estimation method comprising a.
상기 거리 정보를 추정하는 단계는,
상기 FFT 결과에 포함된 임계 값을 검출하는 단계;
상기 임계값을 기초로 타겟과 레이더 간의 거리 정보를 추출하는 단계; 및
상기 거리 정보에 대응하는 FFT 크기 성분을 획득하는 단계
를 포함하는 레이더 파라미터 추정 방법.The method of claim 1,
Estimating the distance information,
Detecting a threshold value included in the FFT result;
Extracting distance information between a target and a radar based on the threshold value; And
Obtaining an FFT size component corresponding to the distance information
Radar parameter estimation method comprising a.
상기 임계값을 검출하는 단계는,
고정 값(fixed value)을 사용하여 FFT 결과에서 적어도 하나의 피크 값들을 추출하고, 추출한 피크 값들 중에서 가장 큰 피크 값을 임계 값으로 검출하는 레이더 파라미터 추정 방법.The method of claim 2,
The step of detecting the threshold value,
A radar parameter estimation method in which at least one peak value is extracted from the FFT result using a fixed value, and the largest peak value among the extracted peak values is detected as a threshold value.
상기 FFT를 수행하는 단계는,
수신 신호에 포함된 첩(chirp)에 대응하는 1차원 첩 인덱스 및 수신 신호를 수신한 안테나의 안테나 어레이 인덱스를 이용하여 1차원 FFT를 수행하는 레이더 파라미터 추정 방법.The method of claim 1,
The step of performing the FFT,
A radar parameter estimation method for performing a one-dimensional FFT using a one-dimensional chirp index corresponding to a chirp included in a received signal and an antenna array index of an antenna receiving the received signal.
상기 각도 정보를 추정하는 단계는,
상기 FFT 결과를 주파수 스펙트럼으로 분할하는 단계;
스펙트럼 분할 결과에 역 FFT를 적용하여 서브 밴드 내 신호에 대한 데이터 시퀀스를 추출하는 단계;
수신 신호에 포함된 첩(chirp)으로부터 AR(autoregressive) 파라미터를 추정하는 단계;
추정한 AR 파라미터를 이용하여 선형 예측을 수행하는 단계;
선형 예측 결과를 이용하여 데이터 시퀀스를 ARMA (Autoregressive-moving Average) 모델로 모델링하는 단계; 및
ARMA 모델을 이용하여 각도 정보를 추정하는 단계
를 포함하는 레이더 파라미터 추정 방법.The method of claim 1,
Estimating the angle information,
Dividing the FFT result into a frequency spectrum;
Extracting a data sequence for a signal in a subband by applying an inverse FFT to the spectrum division result;
Estimating an autoregressive (AR) parameter from a chirp included in the received signal;
Performing linear prediction using the estimated AR parameter;
Modeling the data sequence using an autoregressive-moving average (ARMA) model using the linear prediction result; And
Estimating angle information using an ARMA model
Radar parameter estimation method comprising a.
상기 초고해상도 각도 정보를 획득하는 단계는,
상기 각도 정보에 포함된 외삽 어레이 및 외삽 가상 어레이 벡터를 RELAX 알고리즘에 입력하고, RELAX 알고리즘의 출력을 이용한 연산의 최대값이 기 설정된 RELAX 임계값 이하일 때까지 RELAX 알고리즘을 반복 수행하는 레이더 파라미터 추정 방법. The method of claim 1,
The step of obtaining the ultra-high resolution angle information,
A radar parameter estimation method in which the extrapolated array and the extrapolated virtual array vector included in the angle information are input to the RELAX algorithm, and the RELAX algorithm is repeatedly performed until the maximum value of the operation using the output of the RELAX algorithm is less than or equal to a preset RELAX threshold.
상기 수신 신호에 FFT(fast Fourier transform)를 수행하고, FFT 결과를 이용하여 타겟과 레이더 간의 거리 정보를 추정하는 FFT 수행부;
상기 FFT 결과에 외삽(extrapolation) 알고리즘을 적용하여 타겟과 레이더 간의 각도 정보를 추정하는 외삽 수행부; 및
상기 각도 정보에 RELAX(Relaxation) 알고리즘을 적용하여 상기 각도 정보 보다 해상도가 향상된 초고해상도 각도 정보를 획득하는 RELAX 수행부
를 포함하는 레이더 파라미터 추정 장치.A receiver for receiving a reception signal in which the transmission signal output from the radar is reflected on the target;
An FFT performing unit for performing a fast Fourier transform (FFT) on the received signal and estimating distance information between a target and a radar using the FFT result;
An extrapolation performing unit for estimating angle information between a target and a radar by applying an extrapolation algorithm to the FFT result; And
A RELAX execution unit that applies a RELAX (Relaxation) algorithm to the angle information to obtain ultra-high resolution angle information with improved resolution than the angle information
Radar parameter estimation device comprising a.
상기 FFT 수행부는,
상기 FFT 결과에 포함된 임계 값을 검출하고, 상기 임계값을 기초로 타겟과 레이더 간의 거리 정보를 추출하며, 상기 거리 정보에 대응하는 FFT 크기 성분을 획득하는 레이더 파라미터 추정 장치.The method of claim 8,
The FFT performing unit,
A radar parameter estimation apparatus for detecting a threshold value included in the FFT result, extracting distance information between a target and a radar based on the threshold value, and obtaining an FFT size component corresponding to the distance information.
상기 외삽 수행부는,
상기 FFT 결과를 주파수 스펙트럼으로 분할하고, 스펙트럼 분할 결과에 역 FFT를 적용하여 서브 밴드 내 신호에 대한 데이터 시퀀스를 추출하며, 수신 신호에 포함된 첩(chirp)으로부터 AR(autoregressive) 파라미터를 추정하고, 추정한 AR 파라미터를 이용하여 선형 예측을 수행하며, 선형 예측 결과를 이용하여 데이터 시퀀스를 ARMA (Autoregressive-moving Average) 모델로 모델링하고, ARMA 모델을 이용하여 각도 정보를 추정하는 레이더 파라미터 추정 장치.The method of claim 8,
The extrapolation performing unit,
Dividing the FFT result into a frequency spectrum, applying an inverse FFT to the spectrum division result, extracting a data sequence for a signal in a subband, estimating an autoregressive (AR) parameter from a chirp included in the received signal, A radar parameter estimation device that performs linear prediction using the estimated AR parameter, models a data sequence using an autoregressive-moving average (ARMA) model using the linear prediction result, and estimates angular information using an ARMA model.
상기 RELAX 수행부는,
상기 각도 정보에 포함된 외삽 어레이 및 외삽 가상 어레이 벡터를 RELAX 알고리즘에 입력하고, RELAX 알고리즘의 출력을 이용한 연산의 최대값이 기 설정된 RELAX 임계값 이하일 때까지 RELAX 알고리즘을 반복 수행하는 레이더 파라미터 추정 장치.
The method of claim 8,
The RELAX execution unit,
A radar parameter estimation device that repeatedly performs the RELAX algorithm until the extrapolated array and the extrapolated virtual array vector included in the angle information are input to the RELAX algorithm, and the maximum value of the operation using the output of the RELAX algorithm is less than or equal to a preset RELAX threshold.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190131235A KR102250621B1 (en) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Apparatus and method for detecting parameters in frequency modulation continuous wave radar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190131235A KR102250621B1 (en) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Apparatus and method for detecting parameters in frequency modulation continuous wave radar |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210047521A KR20210047521A (en) | 2021-04-30 |
KR102250621B1 true KR102250621B1 (en) | 2021-05-10 |
Family
ID=75740531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190131235A KR102250621B1 (en) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Apparatus and method for detecting parameters in frequency modulation continuous wave radar |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102250621B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102632928B1 (en) * | 2021-06-02 | 2024-02-05 | 재단법인대구경북과학기술원 | Target location determine apparatus using extrapolation and method thereof |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120176267A1 (en) | 2009-09-28 | 2012-07-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Object detecting apparatus |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102400235B1 (en) * | 2017-11-16 | 2022-05-19 | 재단법인대구경북과학기술원 | Target location determine method with low-complexity of spectrum |
KR102076096B1 (en) * | 2018-03-13 | 2020-02-11 | 재단법인대구경북과학기술원 | Apparatus and method for processing radar signal |
-
2019
- 2019-10-22 KR KR1020190131235A patent/KR102250621B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120176267A1 (en) | 2009-09-28 | 2012-07-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Object detecting apparatus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Kim, Bongseok 외 2인. A novel DFT-based DOA estimation by a virtual array extension using simple multiplications for FMCW radar. Sensors. 2018. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20210047521A (en) | 2021-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111373282B (en) | Radar processing chain for FMCW radar system | |
US20190020425A1 (en) | Method for determining a doppler frequency shift of a wireless signal directly reflected by a moving object | |
KR102143948B1 (en) | Apparatus and method for processing radar signal for a multi channel antenna | |
US20100315292A1 (en) | Direction of arrival estimation apparatus and method thereof | |
KR101872017B1 (en) | Target Identifying Method Based on Extracted Scattering Point in Millimeter Wave Seeker and Recording Medium Storing Computer Program thereof | |
KR102262197B1 (en) | Apparatus and method for estimating the shape of a target using fmcw radar signals | |
KR102250621B1 (en) | Apparatus and method for detecting parameters in frequency modulation continuous wave radar | |
KR102400235B1 (en) | Target location determine method with low-complexity of spectrum | |
CN112241003A (en) | Method and system for object detection | |
KR102169873B1 (en) | Mehtod for estimating number of signals for vehicle radar using relative pomparison of eigenvalues | |
KR102364688B1 (en) | Apparatus and method for estimating parameter of multi path signal | |
KR101909710B1 (en) | A method of estimating the arrival angle of the covariance matrix based on the frequency domain based on the sparsity of the signal in the sonar system and system thereof | |
JP6822492B2 (en) | Object detection device, object detection method, and program | |
Ali Khan et al. | Direction of arrival estimation using adaptive directional time-frequency distributions | |
KR102235982B1 (en) | Apparatus and method for estimating a biological heart rate parameter for a human fmcw radar | |
KR102076096B1 (en) | Apparatus and method for processing radar signal | |
KR102046061B1 (en) | Apparatus and method for detecting target using radar | |
KR102132296B1 (en) | A target detection apparatus and method using the fmcw radar | |
JP7231390B2 (en) | OBJECT DISTANCE DETERMINATION METHOD AND DEVICE USING RADAR | |
KR20190124488A (en) | Method of signal subspace based DoA estimation for automotive radar system | |
Testar et al. | New super-resolution ranging technique for FMCW radar systems | |
US11835649B2 (en) | Method and apparatus for radar signal processing using convolutional neural network | |
KR102097080B1 (en) | Multiple transmit/receive array antenna radar apparatus and method using virtual channel | |
KR102471995B1 (en) | Method and apparatus for estimating the number of signals, by considering SML cost function and hypothesis test | |
CN116256716B (en) | Millimeter wave radar super-resolution method and system based on weighted linear fitting |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |