KR102317250B1 - 다중 모드 레이다 모듈 - Google Patents

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KR102317250B1
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radar module
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김정표
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주식회사 에이티코디
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈은 M(M은 양의 정수)개의 수신 채널 안테나를 포함하는 수신 채널부, N(N은 양의 정수)개의 송신 채널 안테나를 포함하는 송신 채널부, 탐지 모드(Mode)의 선택에 따라 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상 또는 출력을 개별적으로 제어하는 제어부 및 상기 수신 채널부, 송신 채널부 및 제어부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하며, 상기 탐지 모드는, 탐지 방향 또는 탐지 거리가 상이한 제1 모드 내지 제4 모드 중 어느 하나이다.

Description

다중 모드 레이다 모듈{MULTI MODE RADAR MODULE}
본 발명은 다중 모드 레이다 모듈에 관한 것이다. 보다 자세하게는 자율 주행 차량의 주행 상태에 따라 서로 상이한 기능을 수행하는 복수 개의 모드로 동작 가능한 다중 모드 레이다 모듈에 관한 것이다.
자율 주행 차량이란 운전자의 직접적인 조작 없이 차량 스스로 주행이 가능한 차량을 의미하는바, 완전 자율 주행이 가능한 레벨(Level) 5 자율 주행 구현을 위해 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
이러한 자율 주행 차량에 있어서 자율 주행이 가능하게 되는 것은 차량에 실장된 다양한 센서들의 기여가 큰 역할을 하는바, 센서들의 센싱 데이터를 기초로 차량의 ECU가 다양한 부품들을 제어함으로써 자율 주행이 가능해지기 때문이다.
한편, 자율 주행을 가능하게 하는 센서들 중 대표적인 것으로서 레이다를 들 수 있는바, 레이다는 강력한 전자기파를 발사하고 발사한 전자기파가 특정 오브젝트(Object)에 부딪혀 반사되어 돌아오는 반향파를 수신해 오브젝트의 위치, 이동 속도 등을 탐지하며, 자율 주행 차량용 레이다는 차량의 주행 상태에 따라 원거리를 탐지하는 LRR(Long Range Radar), 중거리를 탐지하는 MRR(Middle Range Radar), 근거리를 탐지하는 SRR(Short Range Radar) 및 차량 주변의 넓은 영역을 탐지하는 WFR(Wide Fov Radar)가 존재한다.
이러한 자율 주행 차량용 레이다는 가격이 비교적 고가이며, 차량의 주행 상태에 따라 각각의 레이다의 용도가 정해져 있는 것이 일반적이고, 레이다를 통해 탐지하고자 하는 방향과 거리가 제각각 상이하기에 하나의 통합화된 모듈로 개발하기가 매우 어려운바, 용도에 맞는 레이다를 개별적으로 실장해야 하기 때문에 자율 주행 차량의 가격 상승을 불러일으킨다는 문제점이 있다.
또한, 레벨 5 자율 주행 구현을 위해서는 최대한 많은 개수의 레이다가 실장되어야 하나, 한정된 자율 주행 차량의 내부 공간에 있어서 많은 개수의 레이다를 실장하기 위한 별도의 공간을 마련하기 어려운바, 이는 차량 설계에 많은 시간과 노력을 투입해야 한다는 결과를 야기하며, 이 역시 가격 상승에 원인이 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 반영하여 하나의 레이다 모듈을 통해 자율 주행 차량의 주행 상태에 따라 서로 상이한 기능을 수행함으로써 실장 개수를 최소화하고, 자율 주행 차량의 가격 상승을 방지할 수 있는 새롭고 진보된 기술의 레이다 모듈에 관한 것이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2019-0049096호(2019.05.09)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하나의 레이다 모듈을 통해 자율 주행 차량의 주행 상태에 따라 서로 상이한 기능을 수행함으로써 실장 개수를 최소화할 수 있는 다중 모드 레이다 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 하나의 레이다 모듈을 통해 자율 주행 차량의 주행 상태에 따라 서로 상이한 기능을 수행함으로써 자율 주행 차량의 가격 상승을 방지할 수 있는 다중 모드 레이다 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈은 M(M은 양의 정수)개의 수신 채널 안테나를 포함하는 수신 채널부, N(N은 양의 정수)개의 송신 채널 안테나를 포함하는 송신 채널부, 탐지 모드(Mode)의 선택에 따라 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상 또는 출력을 개별적으로 제어하는 제어부 및 상기 수신 채널부, 송신 채널부 및 제어부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하며, 상기 탐지 모드는, 탐지 방향 또는 탐지 거리가 상이한 제1 모드 내지 제4 모드 중 어느 하나이다.
일 실시 예에 따르면, 상기 송신 채널 안테나 및 수신 채널 안테나는, 150° 이상의 3dB 빔 폭 특성을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모드는, 중/원거리 전방/후방 탐지 모드이며, 상기 제2 모드 선택 시, 상기 제어부는, 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상을 모두 동일하게 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모드 선택 시, 상기 제어부는, 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 출력을 상기 N개의 송신 채널 안테나의 중심을 기준으로 서로 대칭이 되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 모드는, 측면 최대 탐지 모드이며, 상기 제3 모드 선택 시, 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상을 상기 N개의 송신 채널 안테나 중, 중심에 배치된 송신 채널 안테나와 양단에 배치된 송신 채널 안테나가 180° 차이를 두도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 모드 선택 시, 상기 제어부는, 상기 N이 홀수인 경우 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 출력을 상기 N개의 송신 채널 안테나 중, 중앙에 배치된 송신 채널 안테나를 기준으로 양쪽에 배치된 송신 채널 안테나가 서로 대칭이 되도록 제어하거나, 상기 N이 짝수인 경우 중앙에 배치된 서로 이웃하는 송신 채널 안테나 중 어느 하나를 최대 출력으로 제어하되, 나머지 송신 채널 안테나는 이보다 낮은 출력으로 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제4 모드는, 탐지 방향 변경 모드이며, 상기 제4 모드 선택 시, 상기 제어부는, 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상을 상기 N개의 송신 채널 안테나 중, 일단에 배치된 송신 채널 안테나로부터 타단에 배치된 송신 채널 안테나로 갈수록 각각 동일한 차이를 두도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제4 모드 선택 시, 상기 제어부는, 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 출력을 상기 N개의 송신 채널 안테나 중, 일단에 배치된 송신 채널 안테나로부터 타단에 배치된 송신 채널 안테나로 갈수록 각각 동일한 차이를 두도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 동일한 차이는, 0° 내지 180°중 어느 하나 일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 N개의 송신 채널 안테나는, 0.5λ간격으로 배치되며, 상기 M개의 수신 채널 안테나는, 0.5λ의 배수 간격으로 배치되되, 상기 0.5λ의 배수 간격은 0.5λ와 상기 N의 곱 이하일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 자율 주행 차량(AV)의 주행 상태에 따라 하나의 레이다 모듈을 통해 근거리 전방/후방 탐지 모드, 중/원거리 전방/후방 탐지 모드, 측면 최대 탐지 모드 및 탐지 방향 변경 모드를 한번에 구현할 수 있으므로 실장 개수를 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 레이다 모듈의 실장 개수가 최소화된 만큼 자율 주행 차량의 가격 상승을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 자율 주행 차량 및 이에 실장된 레이다 모듈이 탐지하는 영역을 상면에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 M이 4인 경우에 4개의 수신 채널 안테나를 포함하는 수신 채널부를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 N이 3인 경우에 3개의 송신 채널 안테나를 포함하는 송신 채널부를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 제1 모드에 따른 송신 채널 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 6은 제2 모드에 따른 송신 채널 안테나의 채널 신호 출력 및 위상을 기재한 테이블이다.
도 7은 제2 모드에 따른 송신 채널 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 8은 제3 모드에 따른 송신 채널 안테나의 채널 신호 출력 및 위상을 테이블이다.
도 9는 제3 모드에 따른 송신 채널 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 10은 제4 모드에 따른 송신 채널 안테나의 채널 신호 출력 및 위상을 테이블이다.
도 11는 제4 모드에 따른 송신 채널 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 12는 도 1과 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈이 탐지하는 영역을 함께 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 종래의 자율 주행 차량(AV) 및 이에 실장된 레이다 모듈이 탐지하는 영역을 상면에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 자율 주행 차량(AV)의 전방에 SRR, MRR 및 LRR이, 후방에 SRR 및 MRR이, 차량 주변에 WFR이 탐지하는 영역이 도시되어 있음을 확인할 수 있다.
우선 자율 주행 차량(AV)의 전방에 도시된 SRR, MRR 및 LRR을 참조하면, 탐지 거리가 길어질수록(LRR 방향) 특정 탐지 영역에 집중되며, 탐지 거리가 짧아질수록(SRR 방향) 탐지 영역이 넓어지는 것을 확인할 수 있는바, 원거리를 탐지하는 경우 특정 영역에 위치한 오브젝트에 초점을 맞추기만 하면 충돌을 회피할 수 있으며(ACC, Adaptive Cruise Control 역시 마찬가지이다), 근거리를 탐지하는 경우 특정 영역뿐만 아니라 이의 주변 영역에 위치한 오브젝트까지 초점을 맞춰야 충돌을 회피할 수 있기 때문이다.
다음으로 자율 주행 차량(AV)의 후방에 도시된 SRR 및 MRR을 참조하면, 기본적인 사항은 전방에 대한 설명과 동일하나 차이점으로 후방에는 LRR이 도시되어 있지 않음을 확인할 수 있다. 이는 자율 주행 차량이 전방으로 주행하는 경우 느린 속도부터 빠른 속도까지 다양한 속도로 주행할 수 있기에 근거리부터 원거리까지 탐지해야 충돌을 회피할 수 있음과 별개로, 자율 주행 차량이 후방으로 주행하는 경우 느린 속도로 주행하는 것이 대부분이기에(특정 차량들의 경우 후진 속도에 제한이 걸려 있기도 하다) 전방과 달리 LRR까지 요구되지는 않기 때문이다.
마지막으로 자율 주행 차량(AV)의 두변에 도시된 WFR를 참조하면, 기본적인 사항은 전방 및 후방에 대한 설명과 동일하나, SRR, MRR 및 LRR과 대비하여 WFR은 FoV가 압도적으로 높음을 확인할 수 있는바, 이는 WFR이 사각 지대 탐지 또는 차선 변경 시의 차선 탐지 등에 이용되기 때문이다.
도 1에 도시된 영역을 개별적으로 탐지하는 레이다 모듈을 모두 실장한 경우 일반적인 자율 주행은 가능할 수도 있을 것이나, 각각의 영역을 한 개의 레이다 모듈이 탐지하기 때문에 전체 9개의 레이다 모듈이 자율 주행 차량(AV)에 실장되어야 하므로 자율 주행 차량(AV)의 가격 상승에 영향을 줄 수밖에 없다는 문제점이 있다.
이하, 이러한 문제점을 한번에 해결할 수 있는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈(100)에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈(100)의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈(100)은 수신 채널부(10), 송신 채널부(20), 제어부(30) 및 전원부(40)를 포함하며, 기타 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 요구되는 통상적인 구성들을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
수신 채널부(10)는 M(M은 양의 정수)개의 수신 채널 안테나(11)를 포함한다.
여기서 수신 채널 안테나(11)는 150° 이상의 3dB 빔 폭 특성을 갖는 광각 안테나일 수 있으며, 이 경우 자율 주행 차량(AV)에 실장 시, 탐지 가능한 각도를 확장시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, M은 양의 정수로서 그 크기에 제한이 없으며, M이 2 이상인 경우 수신 채널부(10)는 MIMO(Multi Inout Multi Output) 시스템으로 동작할 수 있다.
이러한 수신 채널부(10)가 MIMO 시스템으로 동작하기 위해서는 M이 2 이상인 것뿐만 아니라 각각의 수신 채널 안테나(11)의 배치에 일정한 규칙성이 요구되는바, 각각의 수신 채널 안테나(11)는 0.5λ의 배수 간격으로 배치되되, 0.5λ의 배수 간격은 0.5λ와 후술할 송신 채널 안테나(21)의 개수인 N의 곱 이하일 수 있다.
예를 들어, N이 3인 경우, 수신 채널 안테나(11)는 0.5λ, 1λ, 1.5λ 중 어느 하나를 간격으로 하여 배치될 수 있으나 0.5λ와 N인 3의 곱인 1.5λ를 초과하는 2λ 간격으로는 배치될 수 없는 것이다.
도 3에는 M이 4인 경우에 4개의 수신 채널 안테나(11)를 포함하는 수신 채널부(10)를 예시적으로 도시한바, 개별적인 수신 채널 안테나(11) 사이의 간격이 1.5λ로 일정하게 배치되어 있음을 확인할 수 있으며, 이하의 설명에는 이를 가정하여 설명을 이어가도록 한다.
송신 채널부(20)는 N(N은 양의 정수)개의 송신 채널 안테나(21)를 포함한다.
여기서 송신 채널 안테나(21) 역시 수신 채널 안테나(11)와 마찬가지로 150° 이상의 3dB 빔 폭 특성을 갖는 광각 안테나일 수 있으며, 이 경우 자율 주행 차량(AV)에 실장 시, 탐지 가능한 각도를 확장시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, N은 양의 정수로서 그 크기에 제한이 없으며, N이 2 이상인 경우 송신 채널부(20)는 MIMO(Multi Inout Multi Output) 시스템으로 동작할 수 있다.
이러한 송신 채널부(20)가 MIMO 시스템으로 동작하기 위해서는 N이 2 이상인 것뿐만 아니라 각각의 송신 채널 안테나(21)의 배치에 일정한 규칙성이 요구되는바, 각각의 송신 채널 안테나(21)는 0.5λ의 배수 간격으로 배치될 수 있다.
이 경우, 앞서 수신 채널부(10)가 포함하는 수신 채널 안테나(11)의 배치 간격이 0.5λ의 배수 간격과 N의 곱 이하라고 한바, 송신 채널 안테나(21)의 배치 간격이 0.5λ인 경우, 수신 채널 안테나(11)의 배치 간격은 0.5λ, 1λ, 1.5λ ··· 0.5 λ * N일 수 있으므로 송신 채널 안테나(21)의 배치 간격은 수신 채널 안테나(11)의 배치 간격 이하일 수 있다.
도 4에는 N이 3인 경우에 3개의 송신 채널 안테나(21)를 포함하는 송신 채널부(20)를 예시적으로 도시한바, 개별적인 송신 채널 안테나(21) 사이의 간격이 0.5λ로 일정하게 배치되어 있음을 확인할 수 있으며, 이하의 설명에는 이를 가정하여 설명을 이어가도록 한다.
한편, 수신 채널부(10)가 포함하는 수신 채널 안테나(11)의 개수인 M과 송신 채널부(20)가 포함하는 송신 채널 안테나(21)의 개수 N 사이의 관계는 특별히 제한은 없으며, M이 N 이상인 것이 일반적이나, 이에 반드시 한정하는 것은 아니며, 반대의 경우 역시 가능하다 할 것이다.
제어부(30)는 탐지 모드(Mode)의 선택에 따라 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상 또는 출력을 개별적으로 제어한다.
여기서 탐지 모드의 선택은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈(100)이 자율 주행 차량(AV)에 실장된 경우, 전진, 후진, 회전, 차선 변경 및 주차 등과 같은 주행 상태를 변경하고자 하는 운전자의 선택 또는 그에 따른 ECU(미도시)로부터의 제어 신호 수신일 수 있으나, 설명의 편의상 탐지 모드의 선택으로 간략하게 기재하도록 한다.
이러한 탐지 모드는 다양한 주행 상태에 대응하여 서로 상이한 기능을 수행하도록 마련된 제1 모드 내지 제4 모드 중 어느 하나일 수 있다. 이하 제1 모드부터 순서대로 설명하도록 한다.
제1 모드는 송신 채널 안테나(21)들의 채널 신호를 합성하지 않고 개별 동작하는 근거리 전방/후방 탐지 모드이며, 단일 송신 동작 제1 모드와 다채널 송신 동작 제1 모드로 나뉘어질 수 있다.
여기서 단일 송신 동작 제1 모드는 송신 채널 안테나의 개수가 1개인 경우, 즉 N이 1인 경우를 의미하는 것으로서 이 경우 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈(100)은 M 채널 안테나 모듈로 동작할 수 있다.
다채널 송신 동작 제1 모드는 송신 채널 안테나의 개수가 복수 개인 경우, 즉 N이 2 이상인 경우를 의미하는 것으로서 이 경우 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈(100)은 M*N 채널 레이다 모듈인 MIMO 시스템으로 동작할 수 있으며, 그에 따라 레이다의 정밀도가 향상될 수 있으므로 근거리 전방/후방 탐지 모드에 적합하다 할 것이다.
예를 들어, 앞서 도 3 및 도 4에서 가정한 것처럼 수신 채널부(10)가 포함하는 수신 채널 안테나(11)의 개수가 4개, 송신 채널부(20)가 포함하는 송신 채널 안테나(21)의 개수가 3개라면 12채널 레이다 모듈로 동작할 수 있으며, 일정한 탐지 영역을 탐지하는 채널이 증가하기 때문에 정밀도가 향상될 수 있는 것이다.
도 5에는 제1 모드에 따른 송신 채널 안테나(21)의 방사 패턴을 도시한바, 도 5를 참조하면 채널 신호의 위상 변화와 무관하게 방사 패턴의 이득이 비교적 균일하게 배치되어 있음을 확인할 수 있으며, 이 역시 정밀도가 향상되어 근거리 전방/후방 탐지 모드(SRR)에 적합한 제1 모드의 기능을 나타내는 것으로 볼 수 있다.
제2 모드는 송신 채널 안테나(21)들의 채널 신호를 합성한 중/원거리 전방/후방 탐지 모드이며, 도 6은 제2 모드에 따른 송신 채널 안테나(21)의 채널 신호 출력 및 위상을 기재한 테이블이고, 앞서 도 4에서 가정한 것처럼 송신 채널 안테나(21)의 개수가 3개라 했으므로 편의상 제1 송신 채널 안테나, 제2 송신 채널 안테나 및 제3 송신 채널 안테나로 기재하도록 한다.
제2 모드 선택 시, 제어부(30)는 N개의 송신 채널 안테나(21)가 송신하는 채널 신호의 위상을 모두 동일하게 제어할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 모드의 경우 제1 송신 채널 안테나, 제2 송신 채널 안테나 및 제3 송신 채널 안테나의 채널 신호 위상이 모두 0°으로 동일함을 확인할 수 있는바, 이를 통해 탐지 거리를 증가시킬 수 있다.
한편, 채널 신호의 위상인 0°는 예시적인 수치로서 이와 상이한 수치로 동일하게 제어할 수 있으며 이에 반드시 한정되는 것은 아니나, 제2 모드가 중거리 전방/후방 탐지 모드이기 때문에 채널 신호의 위상을 0°로 동일하게 제어하여 전방/후방으로 곧게 뻗어 나가도록 함이 바람직하다 할 것이며, 채널 신호의 위상이 0°가 아닌 경우 해당 위상의 방향으로 향하는 지향성을 가지게 될 것이다.
더 나아가 제2 모드 선택 시, 제어부(30)는 N개의 송신 채널 안테나(21)가 송신하는 채널 신호의 출력을 N개의 송신 채널 안테나(21)의 중심을 기준으로 서로 대칭이 되도록 제어할 수 있다.
마찬가지로 도 6을 참조하면, 제2 모드의 경우 중심에 배치된 제2 송신 채널 안테나를 기준으로 제1 송신 채널 안테나의 출력이 -6dBm, 제3 송신 채널 안테나의 출력 역시 -6dBm인 것을 확인할 수 있는바, 이를 통해 높은 방사 전력과 낮은 부엽 특성을 구현할 수 있다.
도 7에는 제2 모드에 따른 송신 채널 안테나(21)의 방사 패턴을 도시한바, 도 7을 참조하면 중심인 0°에 근접할수록 이득이 높아짐을 확인할 수 있으며, 이 역시 탐지 거리를 증가와 높은 방사 전력을 구현해야 하는 중/원거리 전방/후방 탐지 모드에 적합한 제2 모드의 기능을 나타내는 것으로 볼 수 있다.
제3 모드는 송신 채널 안테나(21)들의 채널 신호를 합성한 측면 최대 탐지 모드이며, 종래의 측면 탐지 모드인 WFR과 상이하게 측면 방향으로의 감지 특성을 최대치로 끌어올릴 수 있는 본 발명에 따른 새로운 모드인바, 도 8에 제3 모드에 따른 송신 채널 안테나(21)의 채널 신호 출력 및 위상을 테이블로 기재하였다.
제3 모드 선택 시, 제어부(30)는 N개의 송신 채널 안테나(21)가 송신하는 채널 신호의 위상을 N개의 송신 채널 안테나(21) 중, 서로 이웃한 송신 채널 안테나 사이에서 180° 차이를 두도록 제어할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제3 모드의 경우 중심에 배치된 제2 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상이 0°, 양단에 배치된 제1 송신 채널 안테나와 제3 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상이 -180°이며, 서로 이웃한 제1 송신 채널 안테나와 제2 송신 채널 안테나, 제2 송신 채널 안테나와 제3 송신 채널 안테나 사이의 위상 차이가 180°임을 확인할 수 있는바, 이를 통해 방사 방향을 측면으로 향하도록 할 수 있다.
한편, 제2 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상인 0°는 예시적인 수치로서 이와 상이한 수치로 제어할 수 있으며 이에 반드시 한정되는 것은 아니나, 제2 송신 채널 안테나와 서로 이웃한 제1 송신 채널 안테나 및 제3 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상과 180° 차이가 나도록 제어될 것이기 때문에 집중하는 측면의 방향만 상이해질 뿐, 전체적인 모습은 유사하게 구현된다 할 것이다.
더 나아가 제3 모드 선택 시, 제어부(30)는 N개의 송신 채널 안테나(21)가 송신하는 채널 신호의 출력을 N개의 송신 채널 안테나 중, 중앙에 배치된 송신 채널 안테나를 기준으로 양쪽에 배치된 송신 채널 안테나가 서로 대칭이 되도록 제어하거나(N이 홀수인 경우), 중앙에 배치된 서로 이웃하는 송신 채널 안테나 중 어느 하나를 최대 출력으로 제어하되, 나머지 송신 채널 안테나는 이보다 낮은 출력으로 제어할 수 있다(N이 짝수인 경우).
마찬가지로 도 8을 참조하면, 제3 모드의 경우 중심에 배치된 제2 송신 채널 안테나를 기준으로 제1 송신 채널 안테나의 출력이 -8dBm, 제3 송신 채널 안테나의 출력 역시 -8dBm로 서로 대칭인 것을 확인할 수 있는바(N이 홀수), 이를 통해 높은 방사 전력을 구현할 수 있으며, 종래의 측면 탐지 모드인 WFR과 상이하게 측면 방향으로의 감지 특성을 최대치로 끌어올릴 수 있고, 발생할 가능성이 일부 존재하는 정면 Null 현상은 송신 채널 안테나(212) 별 급전 전력을 조절하여 조정할 수 있다.
한편, 별도 도면으로 도시하지는 않았으나, N이 짝수, 예를 들어 N이 4인 경우, 중앙에 배치된 서로 이웃하는 송신 채널 안테나인 제2 송신 채널 안테나 및 제3 송신 채널 안테나 중 어느 하나의 출력을 0dBm으로, 다른 하나의 출력을 -6dBm으로 제어하고, 나머지 송신 채널 안테나인 제1 송신 채널 안테나 및 제4 송신 채널 안테나의 출력을 이보다 0dBm 보다 낮은 -6dBm, -8dBm으로 제어할 수 있다.
도 9에는 제3 모드에 따른 송신 채널 안테나(21)의 방사 패턴을 도시한바, 도 9를 참조하면 양단인 ±90°근방에 근접할수록 이득이 높아지고 중심인 0°에 근접할수록 이득이 낮아짐을 확인할 수 있으며, 이 역시 최대한 넓은 측면 영역을 탐지해야 하는 측면 최대 탐지 모드에 적합한 제3 모드의 기능을 나타내는 것으로 볼 수 있다.
이러한 제3 모드는 이면 도로와 같이 저속으로 주행하고 있는 상황에서 주차한 차량 또는 골목의 존재로 인해 사각 지대가 많이 발생하는 환경에서 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
제4 모드는 송신 채널 안테나(21)들의 채널 신호를 합성한 탐지 방향 변경 모드이며, 제3 모드와 마찬가지로 본 발명에 따른 새로운 모드인바, 도 10에 제4 모드에 따른 송신 채널 안테나(21)의 채널 신호 출력 및 위상을 테이블로 기재하였다.
제4 모드 선택 시, 제어부(30)는 N개의 송신 채널 안테나(21)가 송신하는 채널 신호의 위상을 N개의 송신 채널 안테나 중, 일단에 배치된 송신 채널 안테나로부터 타단에 배치된 송신 채널 안테나로 갈수록 각각 동일한 차이를 두도록 제어할 수 있다.
도 10을 참조하면, 제4 모드의 경우 일단에 배치된 제1 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상이 0°, 중심에 배치된 제2 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상이 -140°, 타단에 배치된 제3 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상이 -280°임을 확인할 수 있는바, 이를 통해 채널 신호의 위상이 비대칭이 되도록 변경하여 탐지 방향을 변경할 수 있음과 동시에 특정 방향에 대한 탐지를 집중할 수도 있다.
한편, 제1 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상인 0°는 예시적인 수치로서 이와 상이한 수치로 제어할 수 있으며 이에 반드시 한정되는 것은 아니나, 제2 송신 채널 안테나와 제3 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상과 동일한 차이가 나도록 제어될 것이기 때문에 탐지하고자 하는 방향만 상이해질 뿐, 전체적인 모습은 유사하게 구현된다 할 것이다.
마찬가지로 제1 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상과 제2 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상 그리고 제3 송신 채널 안테나의 채널 신호의 위상의 동일한 차이인 140° 역시 예시적인 수치로서 이와 상이한 수치로 동일한 차이를 두도록 제어할 수 있으며, 0° 내지 180°중 어느 하나를 차이로 두도록 제어할 수 있다. 이 경우 동일한 차이가 0°라면 제2 모드로, 동일한 차이가 180 °라면 제3 모드로 동작할 수 있는바, 그에 따라 제4 모드는 제2 모드와 제3 모드에 대한 중간 동작을 수행할 수 있는 모드로 동작할 수 있고, 비대칭 위상 차이에 따라 최대 탐지 방향이 결정되는 특성을 이용해 주행 시 차선 변경용 LCA(Lane Change Assist), 주차 시 후방 감지를 위한 RCTA(Rear Cross Traffic Alert), 사각지대 감지를 위한 BSD(Blind Spot Detection)에 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
더 나아가 제4 모드 선택 시, 제어부(30)는 N개의 송신 채널 안테나(21)가 송신하는 채널 신호의 출력을 N개의 송신 채널 안테나(21) 중, 일단에 배치된 송신 채널 안테나로부터 타단에 배치된 송신 채널 안테나로 갈수록 각각 동일한 차이를 두도록 제어할 수 있으며, 여기서 동일한 차이를 두는 방향은 앞서 설명한 위상 제어에서의 동일한 차이를 두는 방향과 동일하다.
마찬가지로 도 10을 참조하면, 제4 모드의 경우 일단에 배치된 제1 송신 채널 안테나의 채널 신호의 출력이 0dBm, 중심에 배치된 제2 송신 채널 안테나의 채널 신호의 출력이 -4dBm, 타단에 배치된 제3 송신 채널 안테나의 채널 신호의 출력이 -8dBm 임을 확인할 수 있는바, 이를 통해 특정 방향에 대한 탐지를 거리를 최대치로 끌어올릴 수 있으며, Null 현상을 최소화 시킬 수도 있다.
한편, 위상의 경우와 마찬가지로 제1 송신 채널 안테나의 채널 신호의 출력과 제2 송신 채널 안테나의 채널 신호의 출력 그리고 제3 송신 채널 안테나의 채널 신호의 출력의 동일한 차이인 4dBm 역시 예시적인 수치로서 이와 상이한 수치로 동일한 차이를 두도록 제어할 수 있음은 물론이다.
도 11에는 제4 모드에 따른 송신 채널 안테나(21)의 방사 패턴을 도시한바, 도 11을 참조하면 제1 모드 내지 제3 모드와 상이하게 방사 패턴이 비대칭을 이루되, -75° 근방, -15° 근방, 45° 근방 등과 같은 특정 위상에서만 이득이 높음을 확인할 수 있으며, 이 역시 탐지 방향을 변경함으로써 특정 탐지 방향에 대한 탐지를 집중해야 하는 제4 모드의 기능을 나타내는 것으로 볼 수 있다.
다시 도 2에 대한 설명으로 돌아가도록 한다.
전원부(40)는 수신 채널부(10), 송신 채널부(20) 및 제어부(30)에 전원을 공급하며, 전원부(40)에 공급되는 전원 신호는 자율 주행 차량(AV)에 실장된 배터리(미도시)로부터 공급 받아 충전 및 방전을 반복함으로써 수신 채널부(10), 송신 채널부(20) 및 제어부(30)에 전원을 유효하게 공급할 수 있으며, 제1 모드 내지 제4 모드로 동작하고 있지 않은 경우 슬립(Sleep) 모드로 동작하여 불필요한 전원 소모를 방지할 수도 있을 것이다.
지금까지 본 발명이 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈(100)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 자율 주행 차량(AV)의 주행 상태에 따라 하나의 레이다 모듈을 통해 근거리 전방/후방 탐지 모드, 중/원거리 전방/후방 탐지 모드, 측면 최대 탐지 모드 및 탐지 방향 변경 모드를 한번에 구현할 수 있으므로 실장 개수를 최소화할 수 있음과 동시에 자율 주행 차량(AV)의 가격 상승을 방지할 수 있다.
도 12에 앞서 도 1에 도시된 종래의 자율 주행 차량(AV) 및 이에 실장된 레이다 모듈이 탐지하는 영역을 점선으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 모드 레이다 모듈(100)이 탐지하는 영역을 실선으로 도시해 놓았으며, 탐지 거리, 탐지 방향 및 탐지 영역에서의 장점뿐만 아니라 실장 개수 역시 종래의 9개에서 4개로 현저하게 줄어들었음을 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 다중 모드 레이다 모듈
10: 수신 채널부
11: 수신 채널 안테나
20: 송신 채널부
21: 송신 채널 안테나
30: 제어부
40: 전원부
AV: 자율 주행 차량

Claims (10)

  1. M(M은 양의 정수)개의 수신 채널 안테나를 포함하는 수신 채널부;
    N(N은 양의 정수)개의 송신 채널 안테나를 포함하는 송신 채널부;
    탐지 모드(Mode)의 선택에 따라 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상 또는 출력을 개별적으로 제어하는 제어부; 및
    상기 수신 채널부, 송신 채널부 및 제어부에 전원을 공급하는 전원부;
    를 포함하는 다중 모드 레이다 모듈에 있어서,
    상기 탐지 모드는,
    탐지 방향 또는 탐지 거리가 상이한 제1 모드 내지 제4 모드 중 어느 하나인,
    다중 모드 레이다 모듈에 있어서,
    상기 제3 모드는,
    측면 최대 탐지 모드이며,
    상기 제3 모드 선택 시, 상기 제어부는,
    상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상을 상기 N개의 송신 채널 안테나 중, 중심에 배치된 송신 채널 안테나와 양단에 배치된 송신 채널 안테나가 180° 차이를 두도록 제어하고,
    상기 N이 홀수인 경우 상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 출력을 상기 N개의 송신 채널 안테나 중, 중앙에 배치된 송신 채널 안테나를 기준으로 양쪽에 배치된 송신 채널 안테나가 서로 대칭이 되도록 제어하거나, 상기 N이 짝수인 경우 중앙에 배치된 서로 이웃하는 송신 채널 안테나 중 어느 하나를 최대 출력으로 제어하되, 나머지 송신 채널 안테나는 이보다 낮은 출력으로 제어하는,
    다중 모드 레이다 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신 채널 안테나 및 수신 채널 안테나는,
    150° 이상의 3dB 빔 폭 특성을 갖는,
    다중 모드 레이다 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 모드는,
    중/원거리 전방/후방 탐지 모드이며,
    상기 제2 모드 선택 시 상기 제어부는,
    상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상을 모두 동일하게 제어하는,
    다중 모드 레이다 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 모드 선택 시, 상기 제어부는,
    상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 출력을 상기 N개의 송신 채널 안테나의 중심을 기준으로 서로 대칭이 되도록 제어하는,
    다중 모드 레이다 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제4 모드는,
    탐지 방향 변경 모드이며,
    상기 제4 모드 선택 시, 상기 제어부는,
    상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 위상을 상기 N개의 송신 채널 안테나 중, 일단에 배치된 송신 채널 안테나로부터 타단에 배치된 송신 채널 안테나로 갈수록 각각 동일한 차이를 두도록 제어하고,
    상기 N개의 송신 채널 안테나가 송신하는 채널 신호의 출력을 상기 N개의 송신 채널 안테나 중, 일단에 배치된 송신 채널 안테나로부터 타단에 배치된 송신 채널 안테나로 갈수록 각각 동일한 차이를 두도록 제어하는,
    다중 모드 레이다 모듈.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 동일한 차이는,
    0° 내지 180°중 어느 하나인,
    다중 모드 레이다 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 송신 채널 안테나는,
    0.5λ 간격으로 배치되며,
    상기 M개의 수신 채널 안테나는,
    0.5λ의 배수 간격으로 배치되되, 상기 0.5λ의 배수 간격은 0.5λ와 상기 N의 곱 이하인,
    다중 모드 레이다 모듈.
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