KR102317246B1 - Method and apparatus for reducing number of radar target detection operations - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표적 정보를 얻기 위해서 수행되는 고속퓨리에변환 횟수를 신호 개수 판별기법을 통해 줄이고자 한다. 본 발명의 구성은 다음과 같다. 수신된 신호에 대한 거리 고속퓨리에변환을 수행하여 거리 주파수를 계산하여 거리를 검출한다. 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 타겟이 1개인지 판별한다. 타겟이 1개인 것으로 판별되면 수신채널들의 거리 주파수 계산(range FFT)을 하여 각도를 검출하고, 한 개 채널을 고속퓨리에변환(Doppler FFT)하여 속도를 검출한다. 상기 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 다중 타겟이 있는 경우에는 기존 방식과 동일하게 모든 채널의 모든 첩에 대하여 거리 주파수를 구한다. 거리 주파수를 도플러 축으로 고속퓨리에변환을 한번 더 진행하여 도플러 축에 대하여 문턱치 이상의 값을 선택하여 검출 개수 M을 결정하고 해당 값에 대한 각도와 속도를 도플러 축에서 검출한다.An object of the present invention is to reduce the number of fast Fourier transforms performed to obtain target information through a signal number discrimination technique. The configuration of the present invention is as follows. The distance is detected by calculating the distance frequency by performing the distance fast Fourier transform on the received signal. By determining the number of targets, it is determined whether there is one target at the same distance. When it is determined that there is only one target, the angle is detected by calculating the range frequency of the receiving channels (range FFT), and the speed is detected by performing a fast Fourier transform (Doppler FFT) on one channel. When there are multiple targets at the same distance through the determination of the number of targets, distance frequencies are obtained for all chirps of all channels in the same manner as in the existing method. Fast Fourier transform is performed once more with the distance frequency on the Doppler axis, a value greater than or equal to the threshold value is selected for the Doppler axis, the number of detections M is determined, and the angle and velocity for the value are detected on the Doppler axis.
Description
본 발명은 다수의 수신 안테나를 가지는 FMCW 레이더 시스템에서 표적 정보(거리, 속도, 각도)를 얻기 위해 사용되는 불필요한 연산을 줄이는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technique for reducing unnecessary calculations used to obtain target information (distance, speed, and angle) in an FMCW radar system having a plurality of receiving antennas.
레이다는 시스템 요구사항에 맞게 생성된 신호를 안테나를 통하여 송신한 후 표적으로부터 반사되어 돌아온 에코(echo) 신호를 안테나 및 수신부를 이용하여 감지한 후 신호 처리를 통해 표적의 거리, 속도, 각도 등을 검출하는 기능을 수행한다. 레이다 신호의 파형은 그 형태에 따라 크게 Pulse radar, CW(Continuous waveform) radar, FMCW(Frequency modulated CW) radar로 구별된다. The radar transmits the signal generated according to the system requirements through the antenna and then detects the echo signal that is reflected from the target using the antenna and receiver, and then determines the distance, speed, angle, etc. of the target through signal processing. It performs the detection function. The waveform of the radar signal is largely divided into pulse radar, continuous waveform (CW) radar, and frequency modulated CW (FMCW) radar according to its shape.
FMCW 레이다는 시간에 따라 주파수가 변조되는 신호를 사용하며, 송신 신호와 수신 신호 간 차이인 비트 주파수(beat frequency) 성분에 따라 표적의 거리를 추정하며, 도플러 주파수(Doppler frequency) 성분에 따라 표적의 이동 속도를 도출한다. 이동객체를 탐지하기 위한 응용분야에서는 도플러 주파수 변화량이 비트 주파수에 미치는 영향을 낮추도록 하는 고속첩 열(fast-chirp train) 변조방식이 주로 이용된다. The FMCW radar uses a signal whose frequency is modulated with time, and estimates the distance of the target according to the beat frequency component, which is the difference between the transmitted signal and the received signal, and the target's distance according to the Doppler frequency component. Deduce the movement speed. In the application field for detecting moving objects, the fast-chirp train modulation method is mainly used to reduce the effect of the Doppler frequency change on the beat frequency.
도 1은 레이다 시스템에서 2D FFT(Two Dimensional Fast Fourier Transform) 기법을 이용하여 거리, 속도, 각도를 검출하는 일반적인 방식을 설명하고 있다.1 illustrates a general method of detecting a distance, speed, and angle using a 2D FFT (Two Dimensional Fast Fourier Transform) technique in a radar system.
FMCW 레이다의 송신부가 다중 채널을 통해 신호를 송신하면 수신부는 표적에서 반사되는 신호를 받는다. 송수신 제어부에서는 송신 신호와 수신 신호의 차이인 비트 신호를 신호처리부에 보낸다. 신호처리부에서는 송수신 간의 주파수 차이(비트 주파수, beat frequency)를 이용하여 신호처리를 한다. 비트 주파수에는 표적의 거리와 도플러(속도)에 대한 주파수 변화 정보가 포함되어 있다. 특정 시간 동안 여러 개의 수신 첩(chirp)에서 얻어지는 비트 신호를 거리(range)와 도플러(Doppler), 즉, 속도 축에 대하여 고속퓨리에변환(FFT)하여 주파수 축에 대한 신호의 진폭과 위상 값을 얻는다. When the transmitter of the FMCW radar transmits a signal through multiple channels, the receiver receives the signal reflected from the target. The transmission/reception control unit transmits a bit signal, which is a difference between the transmission signal and the reception signal, to the signal processing unit. The signal processing unit performs signal processing using a frequency difference (beat frequency, beat frequency) between transmission and reception. The beat frequency contains frequency change information about the target's distance and Doppler (velocity). The amplitude and phase values of the signal on the frequency axis are obtained by fast Fourier transform (FFT) on the range and Doppler, that is, the speed axis, of the bit signal obtained from several reception chirps for a specific time. .
즉, 도 1에서와 같이 비트 신호를 FFT하여 표적 거리(range) 주파수를 구하며(11), 여러 개의 첩에서 얻어지는 거리 주파수를 도플러(Doppler) 축으로 FFT하여 표적의 속도에 대한 주파수 정보를 얻는다(12). 각도 정보는 다중 수신 채널 간의 위상 차이를 이용하여 계산하는데, 2D-FFT를 통해 얻어진 거리-속도 주파수 영역에서 신호의 크기가 문턱치 이상 되는 주파수를 표적으로 인식하고(13) 각 채널별로 해당되는 주파수 영역의 위상을 계산하여 표적의 각도를 검출한다. 거리(R)와 속도(V) 정보는, 문턱치 이상 되어 표적으로 인식한 거리 주파수()와 도플러 주파수()를 이용하여 도 2의 우측에 나타낸 계산식으로 얻어진다. N개의 표적에 대해서 처리가 완료되었는지 확인(14)하여 N개의 처리가 완료되면 검출 동작이 종료된다.That is, as in FIG. 1, the target range frequency is obtained by FFT on the bit signal (11), and the distance frequency obtained from several chirps is FFTed on the Doppler axis to obtain frequency information about the target speed ( 12). The angle information is calculated using the phase difference between multiple reception channels. In the distance-velocity frequency domain obtained through 2D-FFT, the frequency at which the signal magnitude exceeds the threshold is recognized as a target (13) and the frequency domain corresponding to each channel Calculate the phase of the target to detect the angle. Distance (R) and speed (V) information is the distance frequency ( ) and the Doppler frequency ( ) using the calculation formula shown on the right side of FIG. 2 . It is checked whether the processing of the N targets is completed (14), and when the N processing is completed, the detection operation is terminated.
도 2의 좌측은 FMCW 레이다의 전송 파형 중 Fast-Ramp 파형을 사용하는 경우를 나타내고 우측은 이 파형을 사용할 때의 거리와 속도를 계산식을 나타낸다. 도 2에서 은 주파수 스윕(sweep)의 대역폭을 의미하고, 는 주파수가 sweep되는 동안의 시간, 즉, 파형이 전송되는 시간을 의미한다. 는 전송되는 파형의 중심 주파수를 의미하고, c는 빛의 속도를 의미한다.The left side of FIG. 2 shows the case of using the Fast-Ramp waveform among the transmission waveforms of the FMCW radar, and the right side shows the calculation formulas for distance and speed when this waveform is used. in Figure 2 is the bandwidth of the frequency sweep, is the time during which the frequency is swept, that is, the time the waveform is transmitted. is the center frequency of the transmitted waveform, and c is the speed of light.
FMCW 레이다에서 도플러 고속퓨리에변환을 하고 각도를 추정하는 가장 큰 이유는 같은 거리의 타겟을 분리하기 위함이다. 거리와 속도는 한 채널의 거리주파수와 도플러 주파수 결과만 있어도 계산이 가능하지만, 각도의 경우에는 채널간 위상 차이를 보기 위해 4개 채널의 고속퓨리에 결과가 필요하다. 즉, 각도를 추정하기 위해선 모든 채널에 대한 거리 고속퓨리에변환과 도플러 고속퓨리에변환을 해야 한다.The main reason for performing the Doppler fast Fourier transform and estimating the angle in the FMCW radar is to separate targets with the same distance. Distance and velocity can be calculated only with the distance frequency and Doppler frequency results of one channel, but in the case of angles, the fast Fourier results of four channels are needed to see the phase difference between channels. That is, in order to estimate the angle, the distance fast Fourier transform and Doppler fast Fourier transform for all channels are required.
따라서 본 발명의 목적은 표적 정보를 얻기 위해서 수행되는 고속퓨리에변환 횟수를 신호 개수 판별기법을 통해 줄이고자 하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to reduce the number of fast Fourier transforms performed to obtain target information through a signal number discrimination technique.
상기 과제를 해결하기 위하여, 다중 타겟이 있는 대부분의 경우 타겟들은 같은 거리가 아닌 곳에 있을 확률이 높기 때문에 사전에 같은 거리에 타겟이 있는지 판단하여 같은 거리에 단일 타겟이 있을 때의 채널 간 거리 주파수의 위상 결과만 가지고 각도를 검출한다면 도플러 고속퓨리에변환의 연산 수를 줄일 수 있을 것이다. In order to solve the above problem, in most cases where there are multiple targets, since there is a high probability that the targets are not at the same distance, it is determined whether there is a target at the same distance in advance, and the distance frequency between channels when there is a single target at the same distance is high. If the angle is detected using only the phase result, the number of operations of the Doppler fast Fourier transform can be reduced.
상기 해결 수단을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The above solution will be described in more detail as follows.
수신된 신호에 대한 거리 고속퓨리에변환을 수행하여 거리 주파수를 계산하여 거리를 검출한다. The distance is detected by calculating the distance frequency by performing the distance fast Fourier transform on the received signal.
타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 타겟이 1개인지 판별한다. 타겟이 1개인 것으로 판별되면 수신채널들의 거리 주파수 계산(range FFT)을 하여 각도를 검출하고, 한 개 채널을 고속퓨리에변환(Doppler FFT)하여 속도를 검출한다. By determining the number of targets, it is determined whether there is one target at the same distance. When it is determined that there is only one target, the angle is detected by calculating the range frequency of the receiving channels (range FFT), and the speed is detected by performing a fast Fourier transform (Doppler FFT) on one channel.
상기 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 다중 타겟이 있는 경우에는 기존 방식과 동일하게 모든 채널의 모든 첩에 대하여 거리 주파수를 구한다. When there are multiple targets at the same distance through the determination of the number of targets, distance frequencies are obtained for all chirps of all channels in the same manner as in the existing method.
거리 주파수를 도플러 축으로 고속퓨리에변환을 한번 더 진행하여 도플러 축에 대하여 문턱치 이상의 값을 선택하여 검출 개수 M을 결정하고 해당 값에 대한 각도와 속도를 도플러 축에서 검출한다.Fast Fourier transform is performed once more with the distance frequency on the Doppler axis, a value greater than or equal to the threshold value is selected for the Doppler axis, the number of detections M is determined, and the angle and velocity for the value are detected on the Doppler axis.
이상 소개한 본 발명의 과제해결 수단은 추후 설명하는 도면과 실시형태의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.The problem solving means of the present invention introduced above will become clearer by the drawings and the description of the embodiments to be described later.
표적이 다른 거리에 있는지 사전에 파악하여 속도 정보를 얻기 위한 Doppler FFT는 1개 채널에 대해서만 계산하고 각도는 거리 주파수에서 얻어지는 위상차를 가지고 검출하여 레이다 신호처리 과정에서의 고속퓨리에변환 연산량을 크게 감소시킬 수 있다. Doppler FFT to obtain speed information by identifying whether the target is at a different distance in advance calculates only one channel and detects the angle with the phase difference obtained from the distance frequency. can
도 1: 일반적인 레이다 신호 처리의 순서도
도 2: 도 1의 신호처리에 사용되는 Fast-Ramp 파형의 레이다 신호 예시도
도 3: 본 발명에 따른 레이다 신호 처리의 순서도
도 4: 본 발명에서의 고속퓨리에변환 연산량을 나타내는 큐브
도 5: 일반적인 방식의 고속퓨리에변환 연산량을 나타내는 큐브Figure 1: Flowchart of a typical radar signal processing
Figure 2: An example of a radar signal of a Fast-Ramp waveform used in the signal processing of Figure 1
Figure 3: A flowchart of radar signal processing according to the present invention
Figure 4: Cube representing the amount of fast Fourier transform calculation in the present invention
Figure 5: Cube showing the amount of fast Fourier transform calculation in a general method
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 기술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the detailed description in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only this embodiment allows the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the present invention is defined by the description of the claims.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.On the other hand, the terms used herein are for the purpose of describing the embodiment, not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" or "comprising" refers to the presence or addition is not excluded.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings, and in describing the present invention, detailed information about related known components or functions is given. If the description may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한 이하에서는 본 발명을 방법 측면의 구성요소 명칭인 '...단계' 또는'... 동작'이라는 용어로 설명하겠지만, 이러한 방법 측면의 설명으로도 본 발명의 장치적 측면에 대한 설명은 커버될 수 있음은 자명하다. In addition, the present invention will be described below with the terms '...step' or '...operation', which are component names of the method aspect, but even with the description of the method aspect, the description of the device aspect of the present invention is not covered. It is obvious that it can be
도 3은 본 발명에 따른 레이다 표적(타겟) 검출을 위한 신호처리의 순서도이다.3 is a flowchart of signal processing for detecting a radar target (target) according to the present invention.
21: 수신된 채널 1번의 아날로그 신호에 대한 디지털신호를 고속퓨리에변환(FFT) 프로세스에 적용한다.21: The digital signal for the received analog signal of
22, 23: 거리 FFT의 문턱치 계산 기법을 적용하여 거리 주파수에서 검출되는 개수(N)를 결정하고 거리를 검출한다. 22, 23: The number (N) detected in the distance frequency is determined by applying the threshold calculation technique of the distance FFT, and the distance is detected.
24: 마지막의 단계 31과 연동하여 N개에 대해서 처리가 완료되었는지 확인하여 N개의 처리가 완료되면 신호처리 동작이 종료된다.24: In conjunction with the
25: 단계 21~23에 의해 검출된 거리 주파수로는 같은 거리에 다수의 타겟(다중 타겟)이 있는지를 확인하기 어렵기 때문에 본 발명에서는 동일한 range bin에서 다중 타겟의 존재 여부를 검출하는 과정을 거친다. 대부분의 다중 타겟의 경우에 타겟들은 같은 거리가 아닌 곳에 있을 확률이 높기 때문에 아래의 절차에서처럼 같은 거리에 다중 타겟이 있는지 여부를 판단하여 동일한 range bin 위치에 검출된 표적이 한 개 있을 때의 채널 간 거리 주파수의 위상 결과를 가지고 각도를 검출함으로써 도플러 고속퓨리에변환의 연산 수를 줄이고자 하는 것이 본 발명의 기본 출발이다. 같은 거리의 다중 타겟을 검출하기 위하여 해당 주파수의 인덱스(N번째 피크) 주변의 수신 안테나의 개수 이상되는 데이터를 이용하여 신호 행렬 X를 생성한다. 다시 말해, 같은 거리에 있는 다중 타겟을 검출하기 위하여 각 수신 채널의 1번 첩의 range FFT(단계 21~23) 결과로부터, 각각 검출된 거리 주파수에 해당하는 range bin(즉, N번째 range peak)에 있는 데이터를 이용하여 크기가 [1 × 수신 안테나의 개수] 인 신호 행렬 X를 생성한다.25: Since it is difficult to determine whether there are multiple targets (multi-targets) at the same distance with the distance frequencies detected by
26: 생성된 신호 행렬로부터 수학식 1과 2를 이용하여 고유값을 유도한다. 26: An eigenvalue is derived from the generated signal
수학식 1은 공분산 행렬 R을 유도하는 식이며, 수학식 1에서 R은 도 3의 25의 과정으로 얻어진 주파수 신호 행렬의 공분산행렬을 의미한다, 고유값 유도식은 수학식 2와 같다.
수학식 2의 I는 단위 행렬이고, 는 수학식 1을 통해서 구하고자 하는 고유값이다. 이며 여기서 M은 수신 안테나 개수를 의미한다. I in Equation 2 is the identity matrix, is an eigenvalue to be obtained through Equation (1). where M means the number of receive antennas.
27: 수학식 2를 통해 유도된 고유값에서, 수학식 3의 고유값 특성에서 보듯이 신호가 아닌 잡음의 고유값은 잡음의 분산값이며 신호의 고유값은 잡음의 고유값에 비해 큰 값이 나오는 특성을 갖는바, 이 성질을 이용하여 타겟 개수를 결정할 수 있다. 따라서 수학식 3의 고유값 특성을 이용하여 타겟 개수를 결정한다. 27: In the eigenvalue derived through Equation 2, as shown in the eigenvalue characteristic of Equation 3, the eigenvalue of noise, not the signal, is the dispersion value of noise, and the eigenvalue of the signal has a larger value than the eigenvalue of noise. Since it has a characteristic that appears, the number of targets can be determined using this characteristic. Therefore, the number of targets is determined using the eigenvalue characteristic of Equation (3).
타겟 개수를 판별하기 위해서 MDL(Minimum description length)(수학식 4)나 GMDL(Gaussian MDL)기법(수학식 5) 등을 사용할 수 있다.In order to determine the number of targets, a minimum description length (MDL) (Equation 4) or a Gaussian MDL (GMDL) technique (Equation 5) may be used.
28: 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 타겟이 1개인지 판별한다. 타겟이 1개인 것으로 판별되면 도 3의 아래 왼쪽의 절차(동일 거리 단일 타겟 검출)를 진행하고, 타겟이 1개가 아닌 것으로 판별되면(즉, 동일 거리 다중 타겟 검출이면) 도 3의 아래 오른쪽의 절차(range bin 다중 검출)를 진행한다.28: It is determined whether there is one target at the same distance through target number determination. If it is determined that there is one target, the procedure at the bottom left of FIG. 3 (same-distance single target detection) is performed, and when it is determined that there is not one target (ie, if the same-distance multi-target detection), the procedure at the bottom right of FIG. 3 (range bin multiple detection) is performed.
29, 30: 타겟의 각도를 구하기 위해 수신채널들의 거리 주파수를 계산(range FFT)하여 각도를 검출한다.29, 30: In order to obtain the angle of the target, the angle is detected by calculating (range FFT) the distance frequencies of the receiving channels.
32, 33: 속도를 구하기 위하여 한 개 채널을 고속퓨리에변환(Doppler FFT)하여 속도를 검출한다. 32, 33: Speed is detected by fast Fourier transform (Doppler FFT) of one channel to find the speed.
31: 각도와 속도의 검출이 완료되면, 앞서의 단계 24와 연동되어 다음 번 신호에 대한 처리를 수행하고 N개에 대해 처리가 완료되면 검출 동작이 종료된다.31: When the detection of the angle and speed is completed, processing is performed on the next signal in conjunction with
34: 단계 28에서의 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 다중 타겟이 있는 경우에는 기존 방식과 동일하게 모든 채널의 모든 첩에 대하여 range FFT를 수행하여 거리 주파수를 구한 다음에 range FFT 결과를 이용하여 모든 채널에 대해 Doppler FFT를 수행한다.34: If there are multiple targets at the same distance through the determination of the number of targets in
35, 37, 38: 단계 34에서 거리 주파수를 도플러 축으로 고속퓨리에변환을 진행한 후에, 도플러 축에 대하여 문턱치 이상의 값을 선택하여 검출 개수 M을 결정하고 해당 값에 대한 각도(38)와 속도(37)를 도플러 축에서 검출한다. 도플러(Doppler) 축으로 FFT에 의해 속도에 대한 주파수 정보를 얻는 과정(37)과, 2D-FFT를 통해 얻어진 거리-속도 주파수 영역에서 신호의 크기가 문턱치 이상 되는 주파수를 표적으로 인식하여 각 채널별로 해당되는 주파수 영역의 위상을 계산하여 표적의 각도를 검출하는 과정(38)은 도 1에서 설명한 일반적인 방식으로 수행가능하다. 35, 37, 38: After fast Fourier transform of the distance frequency to the Doppler axis in
36, 39: M개의 표적에 대해서 처리가 완료되었는지 확인하여 M개의 처리가 완료되면 같은 거리 다중 타겟 검출 동작이 종료된다.36, 39: It is checked whether processing is completed for the M targets, and when the M processing is completed, the same-distance multi-target detection operation is terminated.
이상과 같이 본 발명은 기존의 방법과 달리 사전에 같은 거리에 타겟이 있는지 판단하여 고속퓨리에변환 연산 횟수를 줄이는 방법을 제안하였다. As described above, the present invention proposes a method of reducing the number of fast Fourier transform operations by determining whether there is a target at the same distance in advance, unlike the conventional method.
도 4와 도 5는 다른 거리에 두 개의 표적이 있을 경우의 고속퓨리에변환 연산의 횟수(연산량)를 보여주는 큐브 그림이다. 도 5의 일반적인 방식에 비해 도 4의 본 발명의 고속퓨리에변환 연산량이 매우 감소된 것을 볼 수 있다. 도 4의 경우에 도플러 FFT 연산수(Number of Doppler FFT bins)와 거리 FFT 연산수(Number of range FFT bins)가 모든 안테나 개수(Number of antennas)에 대해 수행되지 않음을 알 수 있다.4 and 5 are cube diagrams showing the number of fast Fourier transform operations (computation amount) when there are two targets at different distances. It can be seen that the amount of fast Fourier transform calculation of the present invention of FIG. 4 is greatly reduced compared to the general method of FIG. 5 . In the case of FIG. 4 , it can be seen that the Number of Doppler FFT bins and the Number of range FFT bins are not performed for all the number of antennas.
이와 같이 표적이 다른 거리에 있는지 사전에 파악이 가능하다면 속도 정보를 얻기 위해 Doppler FFT를 1개 채널에 대해서만 계산하고 각도는 거리 주파수에서 얻어지는 위상차를 가지고 검출하도록 설계가 가능하다.If it is possible to determine whether the target is at a different distance in advance, it can be designed to calculate the Doppler FFT for only one channel and detect the angle with the phase difference obtained from the distance frequency to obtain velocity information.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As mentioned above, although the configuration of the present invention has been described in detail through preferred embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate the content disclosed in the present specification without changing the technical spirit or essential features of the present invention It will be understood that the present invention may be implemented in a specific form other than the above. It should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of protection of the present invention is defined by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the technical scope of the present invention. .
Claims (10)
(2) 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 타겟이 1개 있는지 1개 이상의 다중 타겟이 있는지 판별하고;
(3) 상기 (2)의 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 타겟이 1개인 경우에는 타겟의 각도 검출을 위하여 첫 번째 첩에 대한 모든 채널에 대해 거리 FFT(range FFT)를 수행하고, 타겟의 속도 검출을 위하여 수신 채널 1번에 대한 도플러 FFT(Doppler FFT)를 수행하고;
(4) 상기 (2)의 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 다중 타겟이 있는 경우에는 모든 채널의 모든 첩에 대하여 거리 FFT(range FFT)를 수행하여 거리 주파수를 구한 다음에 상기 거리 FFT 결과를 이용하여 모든 채널에 대해 도플러 FFT를 수행하여 각도 및 속도를 검출하는 것을 포함하는, 레이다 표적 검출 연산량 감소 방법.(1) performing a range fast Fourier transform (range FFT) on channel 1 of a signal transmitted from the radar is reflected by a target and received by each reception channel of the radar to calculate the distance frequency to detect the distance;
(2) determining whether there is one target or more than one multi-target at the same distance through target number determination;
(3) If there is one target at the same distance through the determination of the number of targets in (2), a range FFT (range FFT) is performed on all channels for the first chirp to detect the angle of the target, and the target speed performing a Doppler FFT on reception channel No. 1 for detection;
(4) If there are multiple targets at the same distance through the determination of the number of targets in (2), a range FFT (range FFT) is performed on all chirps of all channels to obtain a distance frequency, and then the distance FFT result is used and performing Doppler FFT on all channels to detect the angle and velocity.
수신된 채널 1번의 아날로그 신호에 대한 디지털신호를 거리 고속퓨리에변환(range FFT) 프로세스에 적용하고, 상기 거리 FFT(range FFT)의 문턱치 계산 기법을 적용하여 거리 주파수에서 검출되는 개수(N)를 결정하는 것을 포함하는, 레이다 표적 검출 연산량 감소 방법.The method of claim 1, wherein for the distance detection of (1),
The digital signal for the received analog signal of channel 1 is applied to a range FFT process, and the number (N) detected at the distance frequency is determined by applying the threshold calculation technique of the range FFT (range FFT). A method of reducing the amount of radar target detection computation, comprising:
같은 거리에 다중 타겟이 있는지를 확인하기 위해 동일한 레인지빈(range bin)에서 다중 타겟 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 레이다 표적 검출 연산량 감소 방법.The method of claim 1, wherein the step (2) determining the number of targets
A method of reducing a radar target detection computational amount, comprising the step of detecting whether multiple targets are present in the same range bin to check whether there are multiple targets at the same distance.
상기 단계 (1)에서 수행된 각 수신 채널의 1번 첩의 range FFT 결과로부터, 각 검출된 거리 주파수에 해당하는 range bin에 있는 데이터를 이용하여 크기가 [1 × 수신 안테나의 개수]인 신호 행렬 X를 생성하고,
생성된 상기 신호 행렬로부터 수학식 (R은 주파수 신호 행렬의 공분산행렬을 의미)과 (I는 단위 행렬이고, 는 수학식 1을 통해서 구하고자 하는 고유값으로 이며, M은 수신 안테나 개수를 의미)을 이용하여 고유값을 유도하고,
신호가 아닌 잡음의 고유값은 잡음의 분산값이며 신호의 고유값은 잡음의 고유값에 비해 큰 값이 나오는 고유값의 특성을 이용하여 타겟 개수를 결정하는 것을 포함하는, 레이다 표적 검출 연산량 감소 방법.The method according to claim 1, wherein in the step (2) determining the number of targets, in order to detect whether there are multiple targets at the same distance,
From the range FFT result of the 1st chirp of each reception channel performed in step (1), a signal matrix having a size of [1 × the number of reception antennas] using data in the range bin corresponding to each detected distance frequency create X,
Equation from the generated signal matrix ( R means the covariance matrix of the frequency signal matrix) and ( I is the identity matrix, is the eigenvalue to be obtained through Equation 1, , and M is the number of receiving antennas) to derive an eigenvalue,
An eigenvalue of noise, not a signal, is a variance value of noise, and the eigenvalue of a signal is a method of reducing the amount of radar target detection computation, comprising determining the number of targets using the characteristic of an eigenvalue in which a large value is obtained compared to the eigenvalue of noise .
MDL(Minimum description length) 기법 및 GMDL(Gaussian MDL) 기법 중 하나를 이용하여 타겟 개수를 결정하는 것을 특징으로 하는, 레이다 표적 검출 연산량 감소 방법.The method according to claim 1, wherein in the step (2) determining the number of targets,
A method of reducing the amount of radar target detection computation, characterized in that the number of targets is determined using one of a minimum description length (MDL) technique and a Gaussian MDL (GMDL) technique.
거리 주파수를 도플러 FFT하여 도플러 축에 대하여 문턱치 이상의 값을 선택하여 검출 개수 M을 결정하고 해당 값에 대한 각도와 속도를 도플러 축에서 검출하는 것을 포함하는, 레이다 표적 검출 연산량 감소 방법.The method of claim 1, wherein (4) calculating the distance frequency comprises:
A method of reducing a radar target detection computational amount, comprising: selecting a value equal to or greater than a threshold value with respect to a Doppler axis by performing Doppler FFT on a distance frequency to determine the number of detections M, and detecting an angle and velocity for the value in the Doppler axis.
타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 타겟이 1개 있는지 1개 이상의 다중 타겟이 있는지 판별하고;
상기 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 타겟이 1개인 경우에는 타겟의 각도 검출을 위하여 첫 번째 첩에 대한 모든 채널에 대해 거리 FFT(range FFT)를 수행하고, 타겟의 속도 검출을 위하여 수신 채널 1번에 대한 도플러 FFT(Doppler FFT)를 수행하고;
상기 타겟 개수 판별을 통해 같은 거리에 다중 타겟이 있는 경우에는 모든 채널의 모든 첩에 대하여 거리 FFT(range FFT)를 수행하여 거리 주파수를 구한 다음에 상기 거리 FFT 결과를 이용하여 모든 채널에 대해 도플러 FFT를 수행하여 각도 및 속도를 검출하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 레이다 표적 검출 연산량 감소 장치.The signal transmitted from the radar is reflected by the target and the distance is detected by calculating the distance frequency by performing a distance fast Fourier transform on the signal received through each reception channel of the radar;
determining whether there is one target or more than one multi-target at the same distance through target count determination;
When there is one target at the same distance through the determination of the number of targets, range FFT (range FFT) is performed on all channels for the first chirp to detect the angle of the target, and receive channel No. 1 for speed detection of the target perform a Doppler FFT on
When there are multiple targets at the same distance through the determination of the number of targets, a range FFT (range FFT) is performed on all chirps of all channels to obtain a distance frequency, and then Doppler FFT is performed on all channels using the distance FFT result. and a processor configured to detect the angle and velocity by performing
상기 타겟 개수 판별을 통해 다중 타겟이 있는 경우에 실행되는 거리 주파수를 계산하기 위하여, 거리 주파수를 도플러 FFT하여 도플러 축에 대하여 문턱치 이상의 값을 선택하여 검출 개수 M을 결정하고 해당 값에 대한 각도와 속도를 도플러 축에서 검출하도록 추가로 구성되는, 레이다 표적 검출 연산량 감소 장치.The method of claim 8, wherein the processor
In order to calculate the distance frequency executed when there are multiple targets through the target number determination, the distance frequency is Doppler FFT to select a value greater than or equal to the threshold value with respect to the Doppler axis to determine the number of detections M, and the angle and velocity for the value The apparatus for reducing the amount of radar target detection computation, further configured to detect on the Doppler axis.
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