KR102316479B1

KR102316479B1 - Device and method for Signal Analysis of radar System

Info

Publication number: KR102316479B1
Application number: KR1020190167037A
Authority: KR
Inventors: 이성주; 김나래; 유명석
Original assignee: 세종대학교산학협력단
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-10-21
Also published as: KR20210075677A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템은, 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호를 생성하여 외부로 송출하는 레이더 신호 생성부, 상기 외부로 송출된 레이더 신호의 반사 신호를 수신 하는 반사 신호 수집부, 상기 수신된 반사 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하여 구성되며, 상기 레이더 신호 생성부는, 상기 소정 개수의 기준 톱니파 신호 중 임의의 제1 톱니파 신호를 선택하여 외부로 송출하고, 상기 제1 톱니파 신호를 외부로 송출한 이후, 상기 소정 개수의 기준 톱니파 신호 중에서 상기 제1 톱니파 신호의 주기와는 다른 주기를 가지는 제2 톱니파 신호를 외부로 송출할 수 있다.A radar system according to an embodiment of the present invention includes a radar signal generator generating a predetermined number of reference sawtooth signals having different periods and transmitting them to the outside, and collecting a reflected signal for receiving a reflected signal of the radar signal transmitted to the outside. and a signal processing unit for processing the received reflected signal, wherein the radar signal generating unit selects an arbitrary first sawtooth wave signal from among the predetermined number of reference sawtooth wave signals and transmits the selected first sawtooth wave signal to the outside, and the first sawtooth wave signal After the signal is transmitted to the outside, a second sawtooth wave signal having a period different from that of the first sawtooth wave signal among the predetermined number of reference sawtooth wave signals may be transmitted to the outside.

Description

Device and method for Signal Analysis of radar System

본 발명의 FMCW레이더 시스템의 신호를 분석하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for analyzing a signal of an FMCW radar system.

보다 구체적으로는 서로 다른 주기를 가지는 톱니파 신호를 송출함으로써, 신호들간의 간섭을 줄이는 FMCW레이더 시스템의 신호 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.More specifically, it relates to a signal analysis apparatus and method of an FMCW radar system for reducing interference between signals by transmitting sawtooth signals having different periods.

레이더(radar)는 소정의 주파수를 가지는 신호를 발사하고, 발사된 신호가 주위의 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 것을 받아 물체까지의 거리, 방향, 물질, 특성 등을 측정함으로써 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치이다.Radar emits a signal having a predetermined frequency, receives the reflected signal from the surrounding target object, and measures the distance, direction, material, and characteristic to the object to precisely measure the surroundings. It is a drawing device.

특히, FMCW 레이더 시스템은, 방사 된 신호와 돌아온 신호의 변조 주파수 사이의 차이를 근거로 물체까지의 거리를 산출한다.In particular, the FMCW radar system calculates the distance to the object based on the difference between the modulation frequency of the emitted signal and the returned signal.

그러나 근래에 레이더 시스템을 장착된 장치 수가 증가함에 따라 동시에 동일한 주파수 대역을 사용하는 레이더 간의 주파수 간섭이 발생이 발생하게 된다.However, in recent years, as the number of devices equipped with a radar system increases, frequency interference occurs between radars using the same frequency band at the same time.

이러한 주파수 간섭 문제를 피하는 가장 직관적인 방법은 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 것이지만 전파법에 따라 사용할 수 있는 대역폭이 제한되므로 레이더 신호의 넓은 대역폭을 고려하면 적용하기 어렵다. The most intuitive way to avoid the frequency interference problem is to use different frequency bands, but it is difficult to apply in consideration of the wide bandwidth of the radar signal because the usable bandwidth is limited according to the radio wave method.

다른 방법으로는 레이더 간의 신호 간섭을 감지하고 제거하는 것인데, 간섭 신호를 결정하기 위해서는 레이더는 전송 신호를 멈춘다. 이와 같이 간섭 신호를 결정하기 위해 전송 신호를 멈추는 동안에는 송신 신호가 지연되기 때문에 실시간 신호처리가 이루어 지지 않는 문제점이 있다.Another method is to detect and eliminate signal interference between radars. In order to determine the interfering signal, the radar stops the transmitted signal. As such, there is a problem in that real-time signal processing is not performed because the transmission signal is delayed while the transmission signal is stopped to determine the interference signal.

따라서, 본 발명에서는 레이더 신호들간의 간섭을 줄이고, 전송 신호의 멈춤 없이 간섭 신호를 제거할 수 있는 레이더 시스템의 신호 분석 장치 및 방법을 제안한다.Accordingly, the present invention proposes a signal analysis apparatus and method for a radar system capable of reducing interference between radar signals and removing the interference signal without stopping the transmission signal.

본 발명은 FMCW레이더 신호들간의 간섭을 줄이고, 전송 신호의 멈춤 없이 간섭 신호를 제거할 수 있는 레이더 시스템의 신호 분석 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides a signal analysis apparatus and method for a radar system capable of reducing interference between FMCW radar signals and removing the interference signal without stopping the transmission signal.

상기 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호들 각각은, 기준 주기의 N배 주기를 가질 수 있다. (단, N>0인 정수)Each of the predetermined number of reference sawtooth wave signals having different periods may have a period N times the reference period. (However, an integer where N>0)

상기 기준 주기는, 레이더 시스템의 거리 해상도에 따라 결정될 수 있다.The reference period may be determined according to the distance resolution of the radar system.

상기 레이더 신호 생성부는, 연속하여, 소정의 주기를 가지는 톱니파를 외부로 송출하는 과정을 반복하되, 연속해서 송출되는 소정의 주기를 가지는 톱니파는 직전에 송출된 톱니파와 서로 다른 주기를 가질 수 있다.The radar signal generator may repeat the process of continuously transmitting the sawtooth wave having a predetermined period to the outside, but the continuously transmitted sawtooth wave having a predetermined period may have a different period from the previously transmitted sawtooth wave.

상기 신호 처리부는, 상기 레이더 신호 생성부에서 생성되어 외부로 송출되는 톱니파 신호의 주기에 따라 수신된 반사 신호를 변환하여 재생성 신호를 생성하는 재생성 신호 생성부, 상기 재생성 신호를 FFT 변환을 수행하여 FFT 프로파일을 생성하는 FFT 변환부 및 상기 FFT 프로파일을 기반으로 검출 대상까지의 거리를 산출하는 거리 산출부를 포함하여 구성될 수 있다.The signal processing unit may include a regeneration signal generator generating a regeneration signal by converting the received reflected signal according to a cycle of the sawtooth signal generated by the radar signal generator and transmitted to the outside, and performing FFT conversion on the regeneration signal to FFT It may be configured to include an FFT converter for generating a profile and a distance calculator for calculating a distance to a detection target based on the FFT profile.

상기 재생성 신호 생성부는, 상기 레이더 신호 생성부로부터 제1 톱니파 신호의 주기 정보를 수신 받아, 상기 수신된 주기 정보로 상기 제1 톱니파 신호의 반사 신호를 디시메이션(decimation)하여 제1 재생성 신호를 생성하고, 상기 레이더 신호 생성부로부터 제2 톱니파 신호의 주기 정보를 수신 받아, 상기 수신 받은 주기 정보로 상기 제2 톱니파 신호의 반사 신호를 디시메이션(decimation)하여 제2 재생성 신호를 생성할 수 있다.The regeneration signal generating unit receives the period information of the first sawtooth wave signal from the radar signal generating unit, and generates a first regeneration signal by decimating the reflected signal of the first sawtooth wave signal with the received period information. And, by receiving the period information of the second sawtooth wave signal from the radar signal generator, and decimating the reflected signal of the second sawtooth wave signal with the received period information, it is possible to generate a second regeneration signal.

상기 FFT 변환부는, 상기 제1 재생성 신호에 대해 FFT 변환을 수행하여 제1 FFT 프로파일을 생성하고, 상기 제2 재생성 신호에 대해 FFT 변환을 수행하여 제2 FFT 프로파일을 생성할 수 있다.The FFT transform unit may generate a first FFT profile by performing FFT transformation on the first regeneration signal, and may generate a second FFT profile by performing FFT transformation on the second regeneration signal.

상기 거리 산출부는, 상기 제1 재생성 신호를 FFT 변화하여 생성된 제1 FFT 프로파일과 상기 재생성된 제2 톱니파 신호를 FFT 변화하여 생성된 제2 FFT 프로파일로부터 아래 (수식)을 사용하여 검출 대상까지의 거리를 산출할 수 있다.The distance calculating unit is, from a first FFT profile generated by FFT changing the first regenerated signal and a second FFT profile generated by FFT changing the regenerated second sawtooth signal to a detection target using the following (Equation) distance can be calculated.

(수식)(formula)

(fm_t = 현재 주기의 FFT 프로파일, fm_t-1 = 이전 주기의 FFT 프로파일, (fm _t = FFT profile of the current period, fm _t-1 = FFT profile of the previous period,

B =대역폭, c=빛의 속도)B = bandwidth, c = speed of light)

본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템의 신호 분석 방법은, 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호를 외부로 송출하는 톱니파 신호 외부 송출 단계, 상기 외부로 송출된 톱니파 신호의 반사 신호를 수집하는 반사 신호 수집 단계, 상기 수집된 반사 신호에 대해서 디시메이션(decimation)을 수행하여 재생성 신호를 생성하는 재생성 신호 생성 단계, 상기 생성된 재생성 신호에 대해서 FFT 변환을 수행하여 FFT 프로파일을 생성하는 FFT 프로파일 생성 단계, 상기 생성된 FFT 프로파일을 기반으로 물체까지의 거리를 산출하는 거리 산출 단계를 포함하여 구성될 수 있다.A signal analysis method of a radar system according to an embodiment of the present invention includes a sawtooth signal external transmission step of transmitting a predetermined number of reference sawtooth wave signals having different periods to the outside, collecting a reflected signal of the externally transmitted sawtooth wave signal A reflected signal collection step, a regeneration signal generation step of generating a regenerated signal by performing decimation on the collected reflected signal, FFT profile generation of generating an FFT profile by performing FFT transformation on the generated regenerated signal step, it may be configured to include a distance calculation step of calculating the distance to the object based on the generated FFT profile.

상기 톱니파 신호 외부 송출 단계는, 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호 중에서 제1 주기를 가지는 제1 톱니파 신호를 외부로 송출하는 제1 톱니파 신호 송출 단계, 상기 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호 중에서 상기 제1 주기와는 다른 제2 주기를 가지는 제2 톱니파 신호를 외부로 송출하는 제2 톱니파 신호 송출 단계를 포함하여 구성될 수 있다.The step of transmitting the sawtooth signal externally includes a first sawtooth signal transmitting step of transmitting a first sawtooth wave signal having a first period from among a predetermined number of reference sawtooth wave signals having different periods to the outside, the predetermined number of different periods having different periods A second sawtooth wave signal transmitting step of transmitting a second sawtooth wave signal having a second period different from the first period among the reference sawtooth wave signals to the outside may be included.

상기 톱니파 신호 외부 송출 단계는, 연속하여, 소정의 주기를 가지는 톱니파를 외부로 송출하는 과정을 반복하되,연속해서 송출되는 소정의 주기를 가지는 톱니파는 직전에 송출된 톱니파와 서로 다른 주기를 가질 수 있다.In the step of transmitting the sawtooth signal externally, the process of continuously transmitting a sawtooth wave having a predetermined period to the outside is repeated, but the continuously transmitted sawtooth wave having a predetermined period may have a different period from the previously transmitted sawtooth wave have.

상기 재생성 신호 생성 단계는, 상기 레이더 신호 생성부로부터 제1 톱니파 신호의 주기 정보를 수신 받아, 상기 수신 받은 주기 정보로 상기 제1 톱니파 신호의 반사 신호를 디시메이션(decimation)하여 제1 재생성 신호를 생성하는 제1 재생성 신호 생성 단계, 상기 레이더 신호 생성부로부터 제2 톱니파 신호의 주기 정보를 수신 받아, 상기 수신 받은 주기 정보로 상기 제2 톱니파 신호의 반사 신호를 디시메이션(decimation)하여 제2 재생성 신호를 생성하는 제2 재생성 신호 생성 단계를 포함하여 구성될 수 있다.The regeneration signal generating step receives the period information of the first sawtooth wave signal from the radar signal generator, and decimates the reflected signal of the first sawtooth wave signal with the received period information to generate a first regeneration signal A first regeneration signal generating step of generating, receiving the period information of the second sawtooth wave signal from the radar signal generating unit, decimating the reflected signal of the second sawtooth wave signal with the received period information to generate a second regeneration and a second regeneration signal generating step of generating a signal.

상기 FFT 프로파일 생성 단계는, 상기 제1 재생성 신호에 대해 FFT 변환을 수행하여 제1 FFT 프로파일을 생성하는 제1 FFT 프로파일 생성 단계, 상기 제2 재생성 신호에 대해 FFT 변환을 수행하여 제2 FFT 프로파일을 생성하는 제2 FFT 프로파일 생성 단계를 포함하여 구성될 수 있다.The FFT profile generation step includes: a first FFT profile generation step of generating a first FFT profile by performing FFT transformation on the first regeneration signal; and generating a second FFT profile.

상기 거리 산출 단계는, 상기 제1 재생성 신호를 FFT 변화하여 생성된 제1 FFT 프로파일과 상기 재생성된 제2 톱니파 신호를 FFT 변화하여 생성된 제2 FFT 프로파일로부터 아래 (수식) 사용하여 검출 대상까지의 거리를 산출할 수 있다.The distance calculating step includes a first FFT profile generated by FFT-changing the first regenerated signal and a second FFT profile generated by FFT-changing the regenerated second sawtooth signal to a detection target using the following (Equation) distance can be calculated.

(수식)(formula)

B =대역폭, c=빛의 속도)B = bandwidth, c = speed of light)

상기 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호들 각각은, 기준 주기의 N배 주기를 가질 수 있다.(단, N>0인 정수)Each of the predetermined number of reference sawtooth wave signals having different periods may have a period N times the reference period (provided that N>0 is an integer).

본 발명은 외부로 서로 다른 주기를 가지는 톱니파 신호를 전송함으로써, 종래의 FMCW레이더 시스템에서 발생할 수 있는 FMCW레이더 신호들간의 간섭을 줄일 수 있다.The present invention can reduce interference between FMCW radar signals that may occur in a conventional FMCW radar system by transmitting sawtooth wave signals having different periods to the outside.

또한, 본 발명은 연속해서 외부로 서로 다른 주기를 가지는 톱니파 신호를 전송하여 FMCW 레이더 신호의 간섭을 회피하므로, 전송 신호의 멈춤 없이 물체의 위치를 연속해서 감지할 수 있다.In addition, since the present invention avoids interference of the FMCW radar signal by continuously transmitting sawtooth wave signals having different periods to the outside, it is possible to continuously detect the position of an object without stopping the transmission signal.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW레이더 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW레이더 시스템의 신호 분석 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW레이더 시스템의 전송 톱니파 신호를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an FMCW radar system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a signal analysis method of an FMCW radar system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a transmission sawtooth signal of the FMCW radar system according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

1. 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW레이더 시스템1. FMCW radar system according to an embodiment of the present invention

본 발명은 FMCW 레이더 시스템에서 신호들간의 간섭을 줄이고, 전송 신호의 멈춤 없이 간섭 신호를 제거하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to reduce the interference between signals in an FMCW radar system and to remove the interference signal without stopping the transmission signal.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW레이더 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of an FMCW radar system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW 레이더 시스템을 설명한다.Hereinafter, an FMCW radar system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

1-1. FMCW 레이더 시스템의 개요1-1. Overview of the FMCW Radar System

본 발명의 실시 예에 따른 FMCW 레이더 시스템(10)은, 레이더 신호를 생성하여 외부로 송출하는 레이더 신호 생성부(100), 상기 외부로 송출된 레이더 신호의 반사 신호를 수신 하는 반사 신호 수집부(200), 상기 수신된 반사 신호를 처리하는 신호 처리부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.The FMCW radar system 10 according to an embodiment of the present invention includes a radar signal generation unit 100 for generating and transmitting a radar signal to the outside, a reflection signal collecting unit for receiving a reflection signal of the radar signal transmitted to the outside ( 200), and a signal processing unit 300 for processing the received reflected signal.

1-2. 레이더 신호 생성부(100)1-2. Radar signal generator 100

레이더 신호 생성부(100)는, 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호를 생성하고, 생성된 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호 중 어느 하나를 선택하여 외부로 송출할 수 있다.The radar signal generator 100 may generate a predetermined number of reference sawtooth wave signals having different periods, and may select any one of the generated reference sawtooth wave signals having different periods and transmit them to the outside.

예를 들어, 상기 레이더 신호 생성부에서 생성되는 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호들 각각은, 기준 주기의 N배 주기를 가질 수 있다.(단, N>0인 정수)For example, each of a predetermined number of reference sawtooth signals having different periods generated by the radar signal generator may have a period N times the reference period (provided that N>0 is an integer).

기준 주기의 N배 주기를 가지는 이유는, 다음과 같다.The reason for having a period N times the reference period is as follows.

본 발명에서는 톱니파 신호의 주기가 기준 주기의 N배의 주기를 갖게 되면 후술하는 재생성 신호 생성부에서 동일 주파수로 디시메이션(decimation)하여 쉽게 샘플링이 가능하기 때문이다. This is because, in the present invention, when the cycle of the sawtooth signal has a cycle N times the reference cycle, sampling is easily possible by decimation to the same frequency in a regeneration signal generator to be described later.

한편, 기준 주기는 레이더 시스템의 거리 해상도를 결정하는 요소로서, 상기 기준 주기는 레이더 시스템의 거리 해상도에 따라서 달리 설정되는 기준 값이다.Meanwhile, the reference period is a factor determining the distance resolution of the radar system, and the reference period is a reference value that is set differently according to the distance resolution of the radar system.

상기 레이더 신호 생성부(100)는, 상기 소정 개수의 기준 톱니파 신호 중 임의의 제1 톱니파 신호를 선택하여 외부로 송출하고, 상기 제1 톱니파 신호를 외부로 송출한 이후, 상기 소정 개수의 기준 톱니파 신호 중에서 상기 제1 톱니파 신호의 주기와는 다른 주기를 가지는 제2 톱니파 신호를 외부로 송출할 수 있다.The radar signal generator 100 selects an arbitrary first sawtooth wave signal from among the predetermined number of reference sawtooth wave signals and transmits them to the outside, and after transmitting the first sawtooth signal to the outside, the predetermined number of reference sawtooth wave signals Among the signals, a second sawtooth wave signal having a period different from that of the first sawtooth wave signal may be transmitted to the outside.

그리고 상기 레이더 신호 생성부(100)는 이와 같은 방식으로. 직전에 송출한 톱니파 신호의 주기와 다른 주기를 가지는 톱니파 신호를 외부로 송출하는 과정을 반복 수행할 수 있다.예를 들어, 도 3과 같이 제1 주기에서 제1 주기를 가지는 톱니파 신호(31)를 송출했다면 제2 주기에서는 제2 주기를 가지는 톱니파 신호(32)를 송출하고, 제3 주기에서는 제3 주기를 가지는 톱니파 신호(33)를 송출하고, 제4 주기에서는 제2 주기를 가지는 톱니파 신호(32)를 전송할 수 있다.And the radar signal generator 100 in this way. The process of transmitting the sawtooth wave signal having a period different from that of the immediately transmitted sawtooth wave signal to the outside may be repeatedly performed. For example, the sawtooth wave signal 31 having the first period in the first period as shown in FIG. 3 . In the second period, a sawtooth wave signal 32 having a second period is transmitted, in a third period a sawtooth wave signal 33 having a third period is transmitted, and in a fourth period a sawtooth wave signal having a second period. (32) can be transmitted.

다시 말해, 레이더 신호 생성부(100)는 서로 다른 주기를 가지는 톱니파 신호를 연속해서 외부로 전송하되, 이전 주기(t-1)에서 송출한 톱니파 신호의 주기와 현재 주기(t)에서 송출하는 톱니파 신호의 주기를 서로 다르게 전송한다. In other words, the radar signal generator 100 continuously transmits sawtooth wave signals having different periods to the outside, but the period of the sawtooth signal transmitted in the previous period (t-1) and the sawtooth wave transmitted in the current period (t). The signals are transmitted at different periods.

이와 같이 서로 다른 주기를 가지는 톱니파 신호를 전송함으로써 레이더 시스템을 탑재한 다른 장치와 간섭 현상을 줄일 수 있다.By transmitting sawtooth signals having different periods as described above, interference with other devices equipped with a radar system can be reduced.

구체적으로, 서로 다른 주기를 가지는 톱니파 신호 중 어느 하나를 임의로 전송함으로써, 다른 레이더 시스템과 동일한 주기를 가지는 톱니파 신호를 송출할 확률이 줄어들게 되므로, 레이더 시스템 간의 간섭 현상을 줄일 수 있다.Specifically, by arbitrarily transmitting any one of the sawtooth signals having different periods, the probability of transmitting the sawtooth signal having the same period as other radar systems is reduced, thereby reducing the interference between the radar systems.

1-2 반사 신호 수집부(200)1-2 reflected signal collecting unit 200

반사 신호 수집부(200)는, 상술한 것과 같이 외부로 송출되는 톱니파 신호들이 측정 대상물로 반사되는 반사 신호를 수신하여, 후술하는 신호 처리부(300)로 전송할 수 있다.The reflected signal collecting unit 200 may receive the reflected signal in which the sawtooth wave signals transmitted to the outside are reflected to the measurement object as described above, and transmit it to the signal processing unit 300 to be described later.

1-3 신호 처리부(300)1-3 signal processing unit 300

신호 처리부(300)는, 상기 레이더 신호 생성부(100)로부터 송출된 톱니파 신호의 주기 정보를 수신 받아 이를 기반으로 상기 반사 신호 수집부로부터 수신 받은 반사 신호를 재생성 신호로 변환하는 재생성 신호 생성부, 상기 재생성 신호를 FFT 변환을 수행하여 FFT 프로파일을 생성하는 FFT 변환부 및 상기 FFT 프로파일을 기반으로 검출 대상까지의 거리를 산출하는 거리 산출부를 포함하여 구성된다.The signal processing unit 300 receives the period information of the sawtooth signal transmitted from the radar signal generation unit 100 and converts the reflected signal received from the reflected signal collection unit based on the received period information into a regeneration signal generating unit, and an FFT converter for generating an FFT profile by performing FFT transformation on the regenerated signal, and a distance calculator for calculating a distance to a detection target based on the FFT profile.

한편, 1-1 레이더 신호 생성부(100)에서 상술한 바와 같이 레이더 신호 생성부(100)는, 서로 다른 주기를 가지는 톱니파 신호를 연속해서 외부로 전송하되, 이전 주기(t-1)에서 송출한 톱니파 신호의 주기와 현재 주기(t)에서 송출하는 톱니파 신호의 주기를 서로 다르게 전송한다. On the other hand, as described above in the 1-1 radar signal generating unit 100, the radar signal generating unit 100 continuously transmits sawtooth wave signals having different periods to the outside, but is transmitted in the previous period (t-1). The period of one sawtooth signal and the period of the sawtooth signal transmitted in the current period (t) are transmitted differently.

따라서, 이하에서는 제1 주기에서는 제1 주기를 가지는 제1 톱니파 신호를 전송하고, 제2 주기에서는 상기 제1 주기와는 다른 제2 주기를 가지는 제2 톱니파 신호를 전송하는 것을 반복하여 도 3과 같이 제1 톱니파 신호과 제2 톱니파 신호를 교대로 전송하는 신호를 에를 들어, 신호 처리부(300)를 설명한다.(기준 톱니파 신호가 2개인 경우)Therefore, hereinafter, in the first period, a first sawtooth signal having a first period is transmitted, and in a second period, a second sawtooth wave signal having a second period different from the first period is transmitted repeatedly, as shown in FIG. 3 . Similarly, the signal processing unit 300 will be described by taking a signal that alternately transmits the first sawtooth signal and the second sawtooth signal as an example. (When there are two reference sawtooth signals)

그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 서로 다른 주기를 가지는 톱니파 신호를 연속해서 외부로 전송하되, 이전 주기(t-1)에서 송출한 톱니파 신호의 주기와 현재 주기(t)에서 송출하는 톱니파 신호의 주기를 서로 다르게 송출 하는 경우에도 신호 처리부의 일련의 과정은 동일하게 수행될 수 있다.(기준 톱니파 신호가 3개 이상인 경우)However, the present invention is not limited thereto, and continuously transmits sawtooth wave signals having different periods to the outside, but between the period of the sawtooth signal transmitted in the previous period (t-1) and the sawtooth signal transmitted in the current period (t). Even when the period is transmitted differently, a series of processes of the signal processing unit can be performed in the same way. (When there are three or more reference sawtooth signals)

1-3-1 재생성 신호 생성부(310)1-3-1 regeneration signal generator 310

재생성 신호 생성부(310)는, 상기 레이더 신호 생성부(100)로부터 제1 톱니파 신호의 주기가 기준 주기의 몇배 주기를 가지는지를 수신 받고, 상기 수신 받은 주기의 배수(N₁배)로 상기 제1 톱니파 신호의 반사 신호를 디시메이션(decimation)하여 제1 재생성 신호를 생성하고, 상기 레이더 신호 생성부(100)로부터 제2 톱니파 신호의 주기가 기준 주기의 몇배 주기를 가지는지를 수신 받고, 상기 수신받은 주기의 배수(N₂배)로 상기 제2 톱니파 신호의 반사 신호를 디시메이션(decimation)하여 제2 재생성 신호를 생성할 수 있다. 상기와 같이 디시메이션(decimation)은 반사 신호의 주기를 기준 주기로 낮추는 과정으로 디시메이션(decimation) 과정을 거치면, 재생성 신호는 기준 주기를 가지는 신호로 변환된다.Regenerated signal generating unit 310 receives received from the radar signal generator 100, whether having a period several times the cycle of the reference cycle of the first sawtooth signal, wherein a multiple (N ₁ x) of the received reception cycle A first regenerated signal is generated by decimating the reflected signal of the first sawtooth signal, and from the radar signal generating unit 100, how many times the period of the second sawtooth signal has a period of a reference period is received, and the reception A second regeneration signal may be generated by decimating the reflected signal of the second sawtooth signal by a multiple (N _{2 times) of the received period.} As described above, decimation is a process of lowering the period of the reflected signal to the reference period. When the decimation process is performed, the regeneration signal is converted into a signal having the reference period.

결국 제1 재생성 신호와 제2 재생성 신호는 같은 주기를 갖는 신호이다.As a result, the first regeneration signal and the second regeneration signal are signals having the same period.

이와 같이 제1 재생성 신호와 제2 재생성 신호가 동일한 주기를 가지면, 쉽게 샘플링될 수 있다.As described above, when the first regeneration signal and the second regeneration signal have the same period, they can be easily sampled.

상술한 과정으로 생성된 제1 재생성 신호 및 제2 재생성 신호는 FFT 변환부로 전송된다.The first regeneration signal and the second regeneration signal generated by the above-described process are transmitted to the FFT converter.

1-3-2 FFT 변환부(320)1-3-2 FFT Transformer (320)

FFT 변환부는, 상기 재생성 신호 생성부(310)로 수신 받은 제1 재생성 신호에 대해 FFT 변환을 수행하여 제1 FFT 프로파일을 생성하고, 상기 재생성 신호 생성부(310)로부터 수신 받은 제2 재생성 신호에 대해 FFT 변환을 수행하여 제2 FFT 프로파일을 생성할 수 있다.The FFT converter generates a first FFT profile by performing FFT transformation on the first regeneration signal received by the regeneration signal generator 310 , and applies the second regeneration signal received from the regeneration signal generator 310 to the second regeneration signal. A second FFT profile may be generated by performing FFT transformation on the .

예를 들어 상기 FFT 변환부는 이미 공지된 기술인 FFT(Fast Fourier Transform)을 수행하여 입력된 신호에 대한 FFT 프로파일을 생성하는 구성일 수 있다.For example, the FFT transform unit may be configured to generate an FFT profile for an input signal by performing Fast Fourier Transform (FFT), which is a known technique.

이와 같이 생성된 제1 FFT 프로파일 및 제2 FFT 프로파일은 후술하는 거리 산출부(330)으로 전송된다.The generated first FFT profile and the second FFT profile are transmitted to the distance calculator 330 to be described later.

1-3-3 거리 산출부(330)1-3-3 distance calculator (330)

거리 산출부는, FFT 변환부(320)로부터 수신 받은 제1 FFT 프로파일과 톱니제2 FFT 프로파일로부터 물체까지의 거리를 산출할 수 있다.The distance calculator may calculate a distance from the first FFT profile and the second sawtooth FFT profile received from the FFT converter 320 to the object.

예를 들어, 아래 (수식1)은 제1 FFT 프로파일 및 제2 FFT 프로파일을 수식으로 나타낸 것이다. For example, the following (Equation 1) shows the first FFT profile and the second FFT profile as equations.

(수식1)(Formula 1)

B =대역폭, R 물체까지의 거리, c=빛의 속도, v= 물체의 속도 f_c = 케리어 주파수, tm_t= 현재 주기 크기, tm_t-1 = 이전 주기 크기 )B = bandwidth, R distance to object, c = speed of light, v = velocity of object f _c = carrier frequency, tm _t = current period size, tm _t-1 = previous period size )

상기 (수식1)을 구체적으로 설명하면, 상기 fm_t-1 은 제1 FFT 프로파일이고, 이고, fm_t 는 제2 FFT 프로파일이다.When (Equation 1) is described in detail, fm _t-1 is the first FFT profile, fm _t is the second FFT profile.

상기 (수식1)을 거리 R에 대해서 정리하면 아래와 같은 (수식2)를 얻을 수 있다.If the above (Equation 1) is arranged with respect to the distance R, the following (Equation 2) can be obtained.

(수식2)

(Formula 2)

삭제delete

B =대역폭, c=빛의 속도, tm_t= 현재 주기 크기, tm_t-1 = 이전 주기 크기 )B = bandwidth, c = speed of light, tm _t = current period size, tm _t-1 = previous period size )

따라서, fm_t, fm_t-1, B, c를 알고 있으므로, 각 값들을 상기 (수식2)에 대입하면 물체까지의 거리를 산출할 수 있다.Therefore, since fm _t , fm _t-1 , B, and c are known, the distance to the object can be calculated by substituting each value into (Equation 2) above.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW레이더 시스템의 신호 분석 방법.2. A signal analysis method of an FMCW radar system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW레이더 시스템의 신호 분석 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a sequence of a signal analysis method of an FMCW radar system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW레이더 시스템의 신호 분석 방법을 설명한다.Hereinafter, a signal analysis method of the FMCW radar system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 .

2-1 FMCW 레이더 시스템의 신호 분석 방법의 개요2-1 Overview of signal analysis method of FMCW radar system

본 발명의 실시 예에 따른 FMCW레이더 시스템의 신호 분석 방법은, 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호를 외부로 송출하는 톱니파 신호 외부 송출 단계(S100), 상기 외부로 송출된 톱니파 신호의 반사 신호를 수집하는 반사 신호 수집 단계(S200), 상기 수집된 반사 신호에 대해서 디시메이션(decimation)을 수행하여 재생성 신호를 생성하는 재생성 신호 생성 단계(S300), 상기 생성된 재생성 신호에 대해서 FFT 변환을 수행하여 FFT 프로파일을 생성하는 FFT 프로파일 생성 단계(S400), 상기 생성된 FFT 프로파일을 기반으로 물체까지의 거리를 산출하는 거리 산출 단계(S500)를 포함하여 구성될 수 있다.In the signal analysis method of the FMCW radar system according to an embodiment of the present invention, a sawtooth signal external transmission step (S100) of transmitting a predetermined number of reference sawtooth wave signals having different periods to the outside, the reflection of the externally transmitted sawtooth wave signal A reflected signal collecting step (S200) of collecting a signal, a regeneration signal generating step (S300) of generating a regeneration signal by performing decimation on the collected reflected signal, FFT transformation on the generated regeneration signal It may be configured to include an FFT profile generation step (S400) of generating an FFT profile by performing the FFT profile generation step (S400), and a distance calculation step (S500) of calculating a distance to an object based on the generated FFT profile.

2-1-1 톱니파 신호 외부 송출 단계2-1-1 Sawtooth signal external transmission step

톱니파 신호 외부 송출 단계는, 레이더 신호 생성부에서 생성된 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호 중에서 제1 주기를 가지는 제1 톱니파 신호를 외부로 송출하는 제1 톱니파 신호 송출 단계(S100), 상기 서로 다른 주기를 가지는 소정 개수의 기준 톱니파 신호 중에서 상기 제1 주기와는 다른 제2 주기를 가지는 제2 톱니파 신호를 외부로 송출하는 제2 톱니파 신호 송출 단계(S200)를 포함하여 구성되며, 상기 제1 톱니파 신호 송출 단계 및 제2 톱니파 신호 송출 단계를 반복수행 될 수 있다.The step of transmitting the sawtooth signal to the outside is a first sawtooth signal transmitting step of transmitting a first sawtooth signal having a first period from among a predetermined number of reference sawtooth wave signals having different periods generated by the radar signal generator to the outside (S100), and a second sawtooth signal transmitting step (S200) of transmitting a second sawtooth wave signal having a second period different from the first period among a predetermined number of reference sawtooth wave signals having different periods to the outside; The first sawtooth signal transmitting step and the second sawtooth wave signal transmitting step may be repeatedly performed.

한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 톱니파 신호 외부 송출 단계(S100)에서는 제1 톱니파 신호 및 제2 톱니파 신호를 전송하는 것으로 기술되었으나 이에 한정되지 않고, 서로 다른 주기를 가지는 톱니파 신호를 연속해서 외부로 전송하되, 이전 주기(t-1)에서 송출한 톱니파 신호의 주기와 현재 주기(t)에서 송출하는 톱니파 신호의 주기를 서로 다르게 전송할 수 있다.예를 들어, 제1 주기에서 제1 주기를 가지는 톱니파 신호를 송출했다면 제2 주기에서는 제2 주기를 가지는 톱니파 신호를 송출하고, 제3 주기에서는 제3 주기를 가지는 톱니파 신호를 송출하고, 제4 주기에서는 제2 주기를 가지는 톱니파 신호를 전송할 수 있다.Meanwhile, in the step S100 of externally transmitting the sawtooth signal according to the embodiment of the present invention, the first sawtooth signal and the second sawtooth wave signal have been described, but the present invention is not limited thereto. Although transmitted to the outside, the period of the sawtooth signal transmitted in the previous period (t-1) and the period of the sawtooth signal transmitted in the current period (t) may be transmitted differently. For example, in the first period in the first period If a sawtooth wave signal having a can

2-1-2 반사 신호 수집 단계(S200)2-1-2 Reflected signal collection step (S200)

반사 신호 수집 단계(S200)는 톱니파 신호 외부 송출 단계에서 송출된 톱니파 신호의 반사 신호를 수신하는 과정으로, 수신된 반사 신호를 후술하는 재생성 신호 생성 단계를 통해 재생성 신호로 변환된다.The reflected signal collection step ( S200 ) is a process of receiving a reflected signal of the sawtooth signal transmitted in the sawtooth signal external transmission step, and the received reflected signal is converted into a regenerated signal through a regeneration signal generating step to be described later.

2-1-3 재생성 신호 생성 단계(S300)2-1-3 Regeneration signal generation step (S300)

재생성 신호 생성 단계(S300)는, 레이더 신호 생성부(100)로부터 제1 톱니파 신호의 주기 정보를 수신 받아, 수신 받은 제1 톱니파 신호의 주기 정보로 상기 제1 톱니파 신호의 반사 신호를 디시메이션(decimation)하여 제1 재생성 신호를 생성하는 제1 재생성 신호 생성 단계(S310), 레이더 신호 생성부(100)로부터 제2 톱니파 신호의 주기 정보를 수신 받아수신 받은 제2 톱니파 신호의 주기 정보로 상기 제2 톱니파 신호의 반사 신호를 디시메이션(decimation)하여 제2 재생성 신호를 생성하는 제2 재생성 신호 생성 단계(S320)를 포함하여 구성될 수 있다.In the regeneration signal generation step (S300), receiving the period information of the first sawtooth signal from the radar signal generating unit 100, and decimating the reflected signal of the first sawtooth signal with period information of the received first sawtooth signal ( decimation) to generate a first regeneration signal generating a first regeneration signal step (S310), receiving the period information of the second sawtooth signal from the radar signal generating unit 100 and receiving the period information of the received second sawtooth signal as the first regeneration signal It may be configured to include a second regeneration signal generating step (S320) of generating a second regeneration signal by decimating the reflected signal of the second sawtooth signal.

이와 같이 전송된 톱니파 신호의 주기를 기반으로 반사 신호를 디시메이션(decimation)을 수행하므로, 반사 신호가 상기 기준 주기를 가지도록 샘플링될 수 있다.Since the reflected signal is decimated based on the period of the transmitted sawtooth signal as described above, the reflected signal may be sampled to have the reference period.

상술한 과정으로 생성된 제1 재생성 신호 및 제2 재생성 신호는 후술하는 FFT 프로파일 생성 단계를 수행하게 된다.The first regeneration signal and the second regeneration signal generated through the above-described process are subjected to an FFT profile generation step, which will be described later.

2-1-4 FFT 프로파일 생성 단계(S400)2-1-4 FFT profile creation step (S400)

FFT 프로파일 생성 단계(S400)는, 상기 제1 재생성 신호에 대해 FFT 변환을 수행하여 제1 FFT 프로파일을 생성하는 제1 FFT 프로파일 생성 단계(S410), 상기 제2 재생성 신호에 대해 FFT 변환을 수행하여 제2 FFT 프로파일을 생성하는 제2 FFT 프로파일 생성 단계(S420)를 포함하여 구성될 수 있다.In the FFT profile generation step (S400), a first FFT profile generation step (S410) of generating a first FFT profile by performing FFT transformation on the first regenerated signal, and FFT transformation on the second regenerated signal It may be configured to include a second FFT profile generating step ( S420 ) of generating a second FFT profile.

예를 들어 상기 FFT 파일 생성 단계는 이미 공지된 기술인 FFT(Fast Fourier Transform)을 수행하여 입력된 신호에 대한 FFT 프로파일을 생성하는 구성이고, 이와 같이 생성된 제1 FFT 프로파일 및 제2 FFT 프로파일은 후술하는 거리 산출 단계(S500)를 수행하게 된다.For example, the step of generating the FFT file is a configuration of generating an FFT profile for an input signal by performing FFT (Fast Fourier Transform), which is a known technique, and the generated first FFT profile and the second FFT profile will be described later. A distance calculation step (S500) is performed.

2-1-5 거리 산출 단계(S500)2-1-5 Distance calculation step (S500)

한편, 상기 거리 산출 단계(S500)는, 상술한 과정으로 생성된 제1 FFT 프로파일과 제2 FFT 프로파일로부터 물체까지의 거리를 산출하는 과정이다.Meanwhile, the distance calculating step ( S500 ) is a process of calculating the distance to the object from the first FFT profile and the second FFT profile generated by the above-described process.

예를 들어, 아래 (수식1)은 제1 FFT 프로파일 및 제2 FFT 프로파일을 수식으로 나타낸 것이다.For example, the following (Equation 1) shows the first FFT profile and the second FFT profile as equations.

(수식1)(Formula 1)

B =대역폭, R 물체까지의 거리, c=빛의 속도, v= 물체의 속도 f_c = 케리어 주파수)B = bandwidth, R distance to object, c = speed of light, v = speed of object f _c = carrier frequency)

(수식2)(Formula 2)

B =대역폭, c=빛의 속도)B = bandwidth, c = speed of light)

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.On the other hand, although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above embodiments, it should be noted that the above embodiments are for description and not for limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention.

10 : 레이더 시스템
100 : 레이더 신호 생성부
200 : 반사 신호 생성부
300 : 신호 처리부
310 : 재생성 신호 생성부
320 : FFT 변환부
330 : 거리 산출부
400 : 물체10: radar system
100: radar signal generator
200: reflected signal generator
300: signal processing unit
310: regeneration signal generator
320: FFT conversion unit
330: distance calculator
400 : object

Claims

A radar system that reduces the interference between FMCW radar signals and removes the interference signal without stopping the transmission signal,
Generates a predetermined number of reference sawtooth signals having a period N times the predetermined reference period that determines the distance resolution of the radar system (where N>0 is an integer) but having different periods, and the previous period (t-1) ) by differentiating the period of the sawtooth signal transmitted in the current period (t) and the period of the sawtooth signal transmitted in the current period (t), and randomly selecting any one of the predetermined number of reference sawtooth signals and transmitting them to the outside. signal generator;
a reflected signal collecting unit for collecting reflected signals in which the sawtooth wave signals having different periods transmitted to the outside are reflected from the measurement object;
a signal processing unit for processing the received reflected signal;
It consists of
The signal processing unit,
Receives how many times the period of the sawtooth signal transmitted to the outside from the radar signal generator has a period of a reference period, and decimates the reflected signals collected by the reflected signal collector based on the multiple of the received reference period (decimation) to generate a regeneration signal generating unit for generating a regeneration signal;
an FFT transform unit for generating an FFT profile by performing FFT transform on the regenerated signal; and
a distance calculator for calculating a distance to a detection target based on the FFT profile;
A radar device comprising a.

The method according to claim 1,
The regeneration signal regenerated by the regeneration signal generator is,
having the same period as the reference period;
Radar device characterized in that.

The method according to claim 1,
The distance calculator,
The radar device, characterized in that by applying the FFT profile generated by the FFT converter to the following (Equation 1) to calculate the distance.
(Formula 1)

(fm _t = FFT profile of the current period, fm _t-1 = FFT profile of the previous period,
B = bandwidth, C = speed of light, tm _t = current period size, tm _t-1 = previous period size)

delete

In the signal analysis method of the radar system to reduce the interference between the FMCW radar signals and to remove the interference signal without stopping the transmission signal,
A predetermined number of reference sawtooth signals having a period N times the predetermined reference period determining the distance resolution of the radar system (provided that N>0 is an integer) but having different periods is generated, and the previous period (t-1) ) by differentiating the period of the sawtooth signal transmitted in the current period (t) and the period of the sawtooth signal transmitted in the current period (t), and arbitrarily selecting any one of the predetermined number of reference sawtooth wave signals and repeatedly performing the process of transmitting them to the outside. signal external transmission step;
a reflected signal collecting step of collecting reflected signals in which the externally transmitted sawtooth signals are reflected from a measurement object;
Receives how many times the period of the sawtooth signal transmitted to the outside from the external transmission step of the sawtooth wave signal has a period of a reference period, and displays the reflected signals collected by the reflected signal collection unit on the basis of the multiple of the received reference period. a regeneration signal generating step of generating a regeneration signal by performing decimation;
an FFT profile generating step of generating an FFT profile by performing FFT transformation on the generated regenerated signal;
a distance calculation step of calculating a distance to an object based on the generated FFT profile;
A signal analysis method of a radar system, characterized in that it comprises a.

8. The method of claim 7,
In the regeneration signal generating step, the regeneration signal is
having the same period as the reference period;
Signal analysis method of the radar system, characterized in that.

8. The method of claim 7,
The distance calculation step is
Calculating the distance by applying the FFT profile generated in the FFT profile generation step to the following (Equation 1)
Signal analysis method of the radar system, characterized in that.
(Formula 1)

delete