KR102277478B1 - 차량용 레이더 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 방사하고, 상기 FMCW 신호가 다중 표적에서 반사되어 되돌아오는 복수의 반사신호를 수신하는 송수신 모듈 및 상기 복수의 반사신호를 신호처리하여 추출된 복수의 표적정보에 따라 상기 표적을 추적하는 신호처리 모듈을 포함하고, 상기 신호처리 모듈은, 상기 복수의 표적 정보를 추출하는 신호처리부, 상기 복수의 표적 정보를 기반으로, 상기 다중 표적 중 적어도 하나의 표적이 허위 표적인지 확인하는 허위표적추정부 및 상기 다중 표적 중 상기 허위 표적이 아닌 표적을 추적하는 표적추적부를 포함하는 차량용 레이더 시스템을 제공한다.

Description

차량용 레이더 시스템{Vehicle radar system}
본 발명은 차량용 레이더 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 FMCW 신호, 즉 처프(chirp) 신호에 의해 반사된 반사신호로 다중 표적에 대한 정지 표적 및 이동 표적을 구분하고, 이동 표적 중 허위 표적을 추정하기 용이한 차량용 레이더 시스템에 관한 것이다.
레이더는 목표물의 거리, 속도 및 각도 등의 정보를 알아 낼 수 있는 장치이다.
레이더의 송신 안테나를 통해 전자기파 신호를 방사하여 목표물에서 반사되어 돌아오는 신호를 수신 안테나로 부터 수신하고, 이 수신된 신호를 이용하여 목표물의 정보를 알아 낼 수 있다.
레이더 기술은 군사 및 항공 분야로 부터 발전되어 왔으나, 최근 차량 사고 위험을 미리 경고하고 능동적으로 예방 및 회피하기 위한 기술로 자동차에 응용되고 있다. 차량용 레이더 환경에서는 터널, 가드레일 및 건물 등과 같은 원치 않는 연속된 클러터 신호에 의해 목표물의 정보를 알아내는데 어려움이 있다.
최근들어, 차량용 레이더에 수신되는 반사 신호를 기반으로 다중 표적에 대한 정지 및 이동 표적 여부를 판단함에 있어, 이동 표적 중 허위 표적을 추정하기 위한 연구가 진행 중에 있다.
본 발명의 목적은, FMCW 신호, 즉 처프(chirp) 신호에 의해 반사된 반사신호로 다중 표적에 대한 정지 표적 및 이동 표적을 구분하고, 이동 표적 중 허위 표적을 추정하기 용이한 차량용 레이더 시스템을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템은 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 방사하고, 상기 FMCW 신호가 다중 표적에서 반사되어 되돌아오는 복수의 반사신호를 수신하는 송수신 모듈 및 상기 복수의 반사신호를 신호처리하여 추출된 복수의 표적정보에 따라 상기 표적을 추적하는 신호처리 모듈;을 포함하고, 상기 신호처리 모듈은 상기 복수의 표적 정보를 추출하는 신호처리부, 상기 복수의 표적 정보를 기반으로, 상기 다중 표적 중 적어도 하나의 표적이 허위 표적인지 확인하는 허위표적추정부 및 상기 다중 표적 중 상기 허위 표적이 아닌 표적을 추적하는 표적추적부를 포함하고, 상기 허위표적 추정부는 상기 다중 표적 각각의 속도 및 각도를 기반으로 상기 표적이 정지 표적인지 또는 이동 표적인지 추정하는 표적 추정부 및 상기 표적 추정부에서 상기 다중 표적 중 적어도 하나가 상기 이동 표적으로 추정하면, 상기 다중 표적 각각의 비트 주파수에 따라 허위 표적 여부를 추정하는 허위 추정부를 포함한다.
상기 신호처리부는, 상기 FMCW 신호 및 상기 복수의 반사 신호를 기반으로, 상기 다중 표적 각각의 거리, 속도, 거리 및 비트 주파수를 포함하는 상기 복수의 표적 정보를 추출한다.
삭제
상기 표적 추정부는, 상기 속도 및 상기 각도로 산출된 값이 설정된 정지임계값보다 작으면 상기 다중 표적을 정지표적으로 추정하고, 상기 정지임계값보다 크면 상기 다중 표적을 상기 이동 표적으로 추정한다.
상기 표적 추정부는, 하기의 따라 상기 다중 표적 각각을 상기 정지 표적 또는 상기 이동 표적으로 추정하며, V/cos θ ＜ 정지임계값, 이면 정지 표적, V/cos θ ≥ 정지임계값, 이면 이동 표적, 여기서, V는 표적의 속도, θ는 표적의 각도이다.
상기 허위 추정부는, 상기 표적 추정부에서 상기 다중 표적 중 적어도 하나가 상기 이동 표적으로 판단되면, 상기 다중 표적 중 적어도 하나의 비트 주파수가 상기 다중 표적 중 상기 정지 표적으로 추정된 적어도 하나의 비트 주파수와 동일하고, 상기 FMCW 신호의 개수와 동일하거나, 또는 상기 FMCW 신호의 개수 대비 50% 이상이면, 상기 다중 표적 중 상기 이동 표적으로 추정된 적어도 하나를 허위 표적으로 추정한다.
상기 표적추적부는, 상기 다중 표적 중 상기 허위 추정부에서 추정한 상기 허위 표적을 제외한 상기 이동 표적을 추적한다.
본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템은, FMCW 신호, 즉 처프(chirp) 신호의 개수 증가 없이 다중 표적 중 허위 표적을 추정할 수 있도록 함으로써, 표적 검출 능력이 향상될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
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 차량용 레이더 시스템의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량용 레이더 시스템은, 송수신 모듈(110) 및 신호처리 모듈(120)을 포함할 수 있다.
송수신모듈(110)은 송신 안테나(112), 복수의 수신 안테나(114) 및 구동모듈(116)을 포함할 수 있다.
송신 안테나(112)는 신호처리모듈(120)로부터 설정된 처프 프로파일(chirp profile)에 따라 선형적으로 주파수를 변화시킨 FMCW 신호, 즉 처프(chirp) 신호를 연속적으로 방사할 수 있다.
수신 안테나(114)는 송신 안테나(112)에서 방사된 상기 처프 신호에 의해 다중 표적에 의해 반사되어 돌아오는 반사 신호를 수신할 수 있다.
이때, 상기 반사 신호는 다중 표적과의 거리만큼 시간지연 및 상기 다중 표적의 상태 속도에 대한 주파수 편이가 발생된 신호이며, 수신 안테나(114)는 복수 개로 구성될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
구동모듈(116)은 수신 안테나(114)에서 수신한 상기 반사 신호를 믹서를 통해 저주파 신호로 변환하며, 상기 처프 신호와 상기 반사 신호 사이의 주파수 차이 성분을 가지는 신호를 얻게될 수 있다.
이후, 구동모듈(116)은 상기 주파수 차이 성분을 가지는 신호에 원치않는 노이즈를 필터링하며, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
신호처리모듈(120)은 신호처리부(122), 허위표적추정부(124) 및 표적추적부(126)를 포함할 수 있다.
신호처리부(122)는 구동모듈(116)에서 변환된 디지털 신호를 신호처리하여 상기 다중 표적 각각의 거리, 속도, 각도 및 비트주파수를 포함하는 표적 정보를 추출할 수 있다.
즉, 신호처리부(122)는 Window, FFT(Fast Fourier Transform), DBF(Digital Beam Forming), CFAR(Constant False Alarm Ratio), 거리-속도 산출 등의 과정을 거치게 된다.
허위표적추정부(124)는 표적 추정부(132) 및 허위 추정부(134)를 포함할 수 있다.
표적 추정부(132)는 상기 다중 표적 각각의 상기 표적 정보를 기반으로 상기 다중 표적 각각이 정지표적 또는 이동표적인지 추정할 수 있다.
즉, 표적 추정부(132)는 상기 표적 정보에 포함된 상기 속도 및 상기 각도로 산출된 값이 설정된 정지임계값보다 작으면 상기 다중 표적을 정지표적으로 추정하고, 상기 정지임계값보다 크면 상기 다중 표적을 상기 이동 표적으로 추정할 수 있다.
표적 추적부(132)는 하기의 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따라 상기 다중 표적 각각이 상기 정지 표적 또는 상기 이동 표적인지 추정할 수 있다.
Figure 112014128568313-pat00001
Figure 112014128568313-pat00002
Figure 112014128568313-pat00003
여기서, V는 표적의 속도, θ는 표적의 각도이다.
즉, 표적 추정부(132)는 상기 다중 표적 각각의 속도 및 각도에 의해 산출된 값이 설정된 정지임계값보다 작으면 상기 정지 표적으로 추정하고, 상기 다중 표적 각각의 속도 및 각도에 의해 산출된 값이 상기 정지임계값 이상이면 상기 이동 표적으로 추정한다.
허위 추정부(134)는 표적 추적부(132)에서 상기 다중 표적 중 상기 이동 표적으로 추정한 적어도 하나의 표적에 대하여 허위 표적 여부를 추정할 수 있다.
즉, 허위 추정부(134)는 상기 다중 표적 중 상기 이동 표적으로 추정된 적어도 하나의 비트 주파수가 상기 다중 표적 중 상기 정지 표적으로 추정된 적어도 하나의 비트 주파수와 동일하고, 상기 FMCW 신호의 개수와 동일하거나, 또는 상기 FMCW
신호의 개수 대비 50% 이상의 개수이면, 상기 다중 표적 중 상기 이동 표적으로 추정된 적어도 하나를 상기 허위 표적으로 추정할 수 있다.
다음과 같이 예를 들어 설명한다.
표적
번호		 R(거리)/V(속도)/A(각도) 1번재 FMCW 신호의 비트주파수 2번재 FMCW 신호의 비트주파수 3번재 FMCW 신호의 비트주파수 4번재 FMCW 신호의 비트주파수
1 R(1)/
V(1)/
A(1)		 F(1, 1) F(1, 2) F(1, 3) F(1, 4)
2 R(2)/
V(2)/
A(2)		 F(2, 1) F(3, 2) F(2, 3) F(3, 4)
3 R(3)/
V(3)/
A(3)		 F(3, 1) F(3, 2) F(4, 3) F(1, 4)
4 R(4)/
V(4)/
A(4)		 F(3, 1) F(4, 2) F(3, 3) F(4, 4)
5 R(5)/
V(5)/
A(5)		 F(4, 1) F(2, 2) F(5, 3) F(2, 4)
표적 추정부(132)는 [표 1]과 같이, 상기 다중 표적에 대해여, 신호처리부(122)에서 산출한 상기 다중 표적 각각의 속도와 자차의 차량속도를 이용하여, 정지 표적 및 이동 표적을 추정한다.
[표 1]에서, 표적번호 1, 2 및 4는 정지 표적이며, 표적번호 3 및 5는 이동 표적으로 추정된 것으로 설명한다.
이때, 허위 추정부(134)는 표적번호 3의 비트주파수가 제1 내지 제4 번째 FMCW 신호에 대한 비트 주파수가 표적번호 1, 2 및 4에 모두 중복되는 것을 알 수 있으며, 이동 표적으로 추정한 표적번호 3 및 5 중 표적번호 3을 허위 표적으로 추정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 허위 추정부(134)는 표적번호 5의 비트주파수가 제1 내지 제4 번째 FMCW 신호에 대한 비트 주파수가 표적번호 1, 2 및 4에서 한번 중복되는 것을 알 수 있으며, 이동 표적으로 추정한 표적번호 3 및 5 중 표적번호 5를 이동 표적으로 추정할 수 있다.
표적 추적부(126)는 상기 다중 표적 중 허위 추정부(134)에서 추정한 상기 허위 표적을 제외한 상기 이동 표적을 추적할 수 있다.
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 (7)

  1. FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 방사하고, 상기 FMCW 신호가 다중 표적에서 반사되어 되돌아오는 복수의 반사신호를 수신하는 송수신 모듈; 및
    상기 복수의 반사신호를 신호처리하여 추출된 복수의 표적정보에 따라 상기 표적을 추적하는 신호처리 모듈;을 포함하고,
    상기 신호처리 모듈은,
    상기 복수의 표적 정보를 추출하는 신호처리부;
    상기 복수의 표적 정보를 기반으로, 상기 다중 표적 중 적어도 하나의 표적이 허위 표적인지 확인하는 허위표적추정부; 및
    상기 다중 표적 중 상기 허위 표적이 아닌 표적을 추적하는 표적추적부;를 포함하고,
    상기 허위표적 추정부는,
    상기 다중 표적 각각의 속도 및 각도를 기반으로 상기 표적이 정지 표적인지 또는 이동 표적인지 추정하는 표적 추정부; 및
    상기 표적 추정부에서 상기 다중 표적 중 적어도 하나가 상기 이동 표적으로 추정하면, 상기 다중 표적 각각의 비트 주파수에 따라 허위 표적 여부를 추정하는 허위 추정부를 포함하는 차량용 레이더 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    상기 FMCW 신호 및 상기 복수의 반사 신호를 기반으로, 상기 다중 표적 각각의 거리, 속도, 거리 및 비트 주파수를 포함하는 상기 복수의 표적 정보를 추출하는 차량용 레이더 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표적 추정부는,
    상기 속도 및 상기 각도로 산출된 값이 설정된 정지임계값보다 작으면 상기 다중 표적을 정지표적으로 추정하고, 상기 정지임계값보다 크면 상기 다중 표적을 상기 이동 표적으로 추정하는 차량용 레이더 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표적 추정부는,
    하기의 [수학식]에 따라 상기 다중 표적 각각을 상기 정지 표적 또는 상기 이동 표적으로 추정하는 차량용 레이더 시스템;
    [수학식]
    V/cos θ ＜ 정지임계값, 이면 정지 표적,
    V/cos θ ≥ 정지임계값, 이면 이동 표적,
    여기서, V는 표적의 속도, θ는 표적의 각도이다.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 허위 추정부는,
    상기 표적 추정부에서 상기 다중 표적 중 적어도 하나가 상기 이동 표적으로 판단되면, 상기 다중 표적 중 적어도 하나의 비트 주파수가 상기 다중 표적 중 상기 정지 표적으로 추정된 적어도 하나의 비트 주파수와 동일하고, 상기 FMCW 신호의 개수와 동일하거나, 또는 상기 FMCW 신호의 개수 대비 50% 이상이면, 상기 다중 표적 중 상기 이동 표적으로 추정된 적어도 하나를 허위 표적으로 추정하는 차량용 레이더 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 표적추적부는,
    상기 다중 표적 중 상기 허위 추정부에서 추정한 상기 허위 표적을 제외한 상기 이동 표적을 추적하는 차량용 레이더 시스템.
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