KR102423562B1 - 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치 - Google Patents

레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치 Download PDF

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Abstract

레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 레이더는 신호를 송신하는 송신부; 신호를 수신하는 수신부; 동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부 각각의 동작을 스위칭하는 동작 모드 스위칭부; 및 상기 동작 모드에 따라 상기 동작 모드 스위칭부를 제어하고 상기 동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부를 통해 신호를 송수신하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하거나 외부 기기와 무선통신을 수행하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치{RADAR AND CAR CONTROL APPARATUS USING IT}
본 발명은 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전파를 이용하여 타겟을 탐지하면서도 서로 간에 데이터 통신을 수행하는 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치에 관한 것이다.
레이더(Radar)란 전파를 방사하고 물체에서 반사되는 반사파를 이용하여 타겟의 존재와 그 거리를 탐지하는 무선감시장치이다.
레이더는 타겟에서 반사된 반사파를 포착하여 타겟의 존재를 알아낸다. 이때 반사파가 되돌아올 때, 송신한 전파와 겹쳐서 구별이 곤란하게 되는 것을 방지하기 위하여 고안되고 있는 방식은, 첫째 전파의 도플러 효과(Doppler effect)를 이용하는 방법, 둘째 송신전파의 주파수를 시간에 따라 변경하는 방법, 셋째 송신전파로서 매우 짧은 시간 계속되는 전파(펄스파)를 사용하는 방법 등이 있다.
한편, 차량용 레이더 시스템은 지능형 교통시스템을 구현하기 위한 필수 기술로서, 약 100m 내지 그 이상의 반경에서 움직이거나 정지해 있는 다른 타겟의 움직임을 감지함으로써, 열악한 기상조건 또는 운전자의 부주의로 인해 발생 가능한 사고를 미연에 방지할 목적으로 개발된 차량의 안전 운행 시스템이다.
전자파를 이용한 차량용 레이더 시스템에서는 펄스, FSK(Frequency Shift Keying), FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 등의 변조방식이 사용되고 있으며, 이 중 FMCW 방식이 성능, 시스템 복잡성, 기술적 구현성 및 경제성 등의 이유로 가장 널리 사용되고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0012809호(2014.02.04)의 'FMCW 기반 거리 측정 장치'에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전파를 이용하여 타겟을 탐지하면서도 서로 간에 데이터 통신을 수행하는 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이더는 신호를 송신하는 송신부; 신호를 수신하는 수신부; 동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부 각각의 동작을 스위칭하는 동작 모드 스위칭부; 및 상기 동작 모드에 따라 상기 동작 모드 스위칭부를 제어하고 상기 동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부를 통해 신호를 송수신하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하거나 외부 기기와 무선통신을 수행하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어 모듈은 상기 송신부를 통해 신호를 송신하고, 상기 수신부에 의해 타겟에서 반사된 신호가 수신되면 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하는 제1 신호처리부; 상기 송신부를 통해 신호를 송신하거나 상기 수신부를 통해 상기 외부 기기로부터 신호를 수신하여 처리하는 상기 외부 기기와 무선통신을 수행하는 제2 신호처리부; 및 상기 동작 모드가 탐지 모드이면 상기 동작 모드 스위칭부를 탐지 모드 상태로 스위칭하고, 상기 제1 신호처리부를 제어하여 상기 송신부를 통해 신호를 송신하고 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하고, 상기 동작 모드가 통신 모드이면 상기 동작 모드 스위칭부를 통신 모드 상태로 스위칭하고, 상기 제2 신호처리부를 제어하여 상기 송신부를 통해 외부 기기로 신호를 송신하거나 상기 수신부를 통해 신호를 수신하여 외부 기기와 무선 통신을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 신호처리부는 입력신호를 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조시키거나, AM 변조(Amplitude Modulation)시키거나 또는 PM(Phase-Modulation) 변조시켜 상기 송신부를 통해 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 동작모드 스위칭부는 국부발진기로부터 상기 송신부와 상기 수신부로 입력되는 발진신호를 단속하는 제1 스위치; 상기 제1 스위치로부터 상기 수신부로 입력되는 발진신호를 단속하는 제2 스위치; 상기 동작모드가 탐지 모드이면 상기 수신부에 의해 처리되는 신호를 단속하는 제3 스위치; 상기 동작모드가 통신 모드이면 상기 수신부에 의해 디코딩되어 상기 제어 모듈에 입력되는 신호를 단속하는 제4 스위치; 및 상기 제어 모듈로부터 입력된 온오프신호를 반전시켜 상기 제4 스위치를 제어하는 인버터를 포함하고, 상기 동작 모드가 탐지 모드이면, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 턴온되고, 상기 제4 스위치는 턴오프되고, 상기 동작 모드가 통신 모드이면, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 턴오프되고, 상기 제4 스위치는 턴온되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이더를 이용한 차량 제어 장치는 동작 모드에 따라 신호를 송신한 후 사용자로부터 반사된 신호를 수신하여 신호 처리하거나 또는 신호를 외부 기기로 송신하고 상기 외부 기기로부터 신호를 수신하여 신호 처리하는 사용자에 대한 타겟정보를 검출하는 레이더; 및 상기 레이더 각각에 의해 검출된 타겟정보 또는 상기 레이더 간의 거리를 토대로 사용자를 인식하는 통합 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 레이더는 신호를 송신하는 송신부; 외부로부터 신호를 수신하는 수신부; 동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부 각각의 동작을 스위칭하는 동작 모드 스위칭부; 및 상기 동작 모드에 따라 상기 동작 모드 스위칭부를 제어하고 상기 동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부를 통해 신호를 송수신하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하거나 외부 기기와 무선통신을 수행하는 제어 모듈을 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어 모듈은 상기 송신부를 통해 신호를 송신하고, 상기 수신부에 의해 타겟에 반사된 신호가 수신되면 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하는 제1 신호처리부; 상기 송신부를 통해 신호를 송신하거나 상기 수신부를 통해 상기 외부 기기로부터 신호를 수신하여 처리하는 제2 신호처리부; 및 상기 동작 모드가 탐지 모드이면 상기 동작 모드 스위칭부를 탐지 모드 상태로 스위칭하고, 상기 제1 신호처리부를 제어하여 상기 송신부를 통해 신호를 송신하고 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하고, 상기 동작 모드가 통신 모드이면 상기 동작 모드 스위칭부를 통신 모드 상태로 스위칭하고, 상기 제2 신호처리부를 제어하여 상기 송신부를 통해 외부 기기로 신호를 송신하거나 상기 수신부를 통해 신호를 수신하여 외부 기기와 무선 통신을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 신호처리부는 입력신호를 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조시키거나, AM 변조(Amplitude Modulation)시키거나 또는 PM(Phase-Modulation) 변조시켜 상기 송신부를 통해 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 탐지 모드와 상기 통신 모드는 기 설정된 주기마다 교번되게 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 레이더는 상기 타겟정보를 기반으로 한 TWR(Two Way Ranging) 측위 방식으로 사용자의 위치를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 통합 제어부의 제어신호에 따라 도어, 차임벨 제어, 내부 조명, 외부 조명, 보안기능, 와이퍼, 방향표시등 및 차량 전원 중 적어도 하나를 제어하는 차체제어모듈(Body Control Module;BCM)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 동작모드 스위칭부는 국부발진기로부터 상기 송신부와 상기 수신부로 입력되는 발진신호를 단속하는 제1 스위치; 상기 제1 스위치로부터 상기 수신부로 입력되는 발진신호를 단속하는 제2 스위치; 상기 동작모드가 탐지 모드이면 상기 수신부에 의해 처리되는 신호를 단속하는 제3 스위치; 상기 동작모드가 통신 모드이면 상기 수신부에 의해 디코딩되어 상기 제어 모듈에 입력되는 신호를 단속하는 제4 스위치; 및 상기 제어 모듈로부터 입력된 온오프신호를 반전시켜 상기 제4 스위치를 제어하는 인버터를 포함하고, 상기 동작 모드가 탐지 모드이면, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 턴온되고, 상기 제4 스위치는 턴오프되고, 상기 동작 모드가 통신 모드이면, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 턴오프되고, 상기 제4 스위치는 턴온되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치는, 전파를 이용하여 타겟을 탐지하면서도 서로 간에 데이터 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치는, 레이더 신호 간의 간섭을 최소화하고 타겟과의 거리를 정확하게 측정하며 레이더 구동에 따른 소비전력을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치는, 별도의 무선 통신용 커뮤니케이션 인터페이스, 예컨데 블루투스, 와이파이, 또는 LTE(Long Term Evolution)를 위한 부품이 필요없어 제품의 사이즈를 크게 감소시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 제어를 통한 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조 예를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 AM 변조(Amplitude Modulation) 예를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 PM 변조(Phase-Modulation) 예를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 차량 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자까지의 거리를 측정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 다른 거리 패턴에 따른 사용자 인식 예를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 제어를 통한 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조 예를 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 AM 변조(Amplitude Modulation) 예를 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 PM 변조(Phase-Modulation) 예를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더(100)는 타겟을 감지하는 탐지 모드와 외부 기기와의 무선 통신을 수행하는 통신 모드를 모두 수행할 수 있다.
레이더(100)는 송신부(110), 수신부(120), 동작 모드 스위칭부(130) 및 제어 모듈(140)을 포함한다.
송신부(110)는 제어 모듈(140)에 의해 변조된 신호를 송신한다. 송신부(110)는 변조된 신호를 발생시키는 전압제어발진기, 증폭기, 국부발진기 및 송신안테나 등을 포함하여 제어 모듈(140)에 의해 변조된 신호를 송신한다.
여기서, 송신부(110)가 주변으로 신호를 송신하는 것은 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
통신 모드시 송신부(110)에 의해 송신된 신호는 다른 외부 기기, 예컨데 외부의 통신 기기나 다른 레이더(100), 또는 사용자 디바이스(Responder) 등에게 전송되고, 탐지 모드시 외부의 차량 주변의 타겟에 반사되어 다시 수신될 수 있다.
신호가 타겟에 반사되는 경우 해당 반사된 신호에는 타겟의 위치나 타겟까지의 거리 또는 타겟의 속도 등에 대한 정보가 포함될 수 있다.
장애물로는 차량 주변, 예컨데 차량의 전방, 측방 또는 후방에 주행하는 차량이나 이륜차 자전거가 포함될 수 있으며, 이외에도 보행자나 가로수 및 중앙 분리대 등이 포함될 수 있다. 타겟은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
수신부(120)는 수신안테나를 통해 신호를 수신한다. 수신부(120)는 저잡음증폭기, 믹서, IF부, 디코더 및 수신안테나를 포함하여 수신된 신호를 수신하여 제어 모듈(140)에 입력한다.
여기서, 수신부(120)가 주변으로 신호를 수신하는 것은 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
수신부(120)는 통신 모드시 외부 기기로부터 전송된 신호를 수신하고, 탐지 모드시에는 송신부(110)에 의해 송신되어 타겟에서 반사된 신호를 수신한다. 탐지 모드시 신호가 타겟에서 반사되는 경우, 해당 반사된 신호에는 타겟의 위치나 타겟까지의 거리 또는 타겟의 속도 등에 대한 정보가 포함될 수 있다.
동작 모드 스위칭부(130)는 동작 모드에 따라 송신부(110)와 수신부(120) 각각의 동작을 스위칭한다. 즉, 동작 모드 스위칭부(130)는 송신부(110)와 수신부(120)가 탐지 모드와 통신 모드 중 어느 하나로 동작하도록 한다.
동작 모드 스위칭부(130)는 제1 스위치(131)와 제2 스위치(132), 제3 스위치(133), 제4 스위치(134) 및 인버터(135)를 포함한다.
제1 스위치(131)는 국부발진기로부터 믹서로 송신부(110)와 수신부(120)로 입력되는 발진신호를 단속한다.
제2 스위치(132)는 제1 스위치(131)로부터 수신부(120)의 믹서로 입력되는 발진신호를 단속한다.
따라서, 국부발진기로부터 믹서로 입력되는 발진신호는 제1 스위치(131)를 통해 송신부(110)의 믹서로 전달되고, 제2 스위치(132)를 통해 수신부(120)의 믹서로 전달된다.
제3 스위치(133)는 동작모드가 탐지모드인 상태에서, 수신안테나에 의해 수신되어 수신부(120)에 의해 처리되는 신호를 단속한다. 수신부(120)의 안테나에 의해 수신된 신호는 제2 스위치(132)에 의해 수신부(120)의 믹서로 전달된다. 제3 스위치가(133)가 턴온되면, 수신안테나에 의해 수신된 신호는 신호처리되어 제어 모듈(140)에 입력됨으로써, 주변의 타겟을 탐지할 수 있게 된다. 주변의 타겟을 탐지할 수 있도록 수신안테나에 의해 수신된 신호를 처리하는 것은 당업자에게 자명한 사항이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
제4 스위치(134)는 동작모드가 통신모드인 상태에서, 수신부(120)의 디코더로부터 출력되어 제어 모듈(140)에 입력되는 신호를 단속한다. 수신부(120)에 의해 수신된 신호는 제4 스위치(134)에 의해 제어 모듈(140)에 전달된다. 제4 스위치(134)가 턴온되면, 수신안테나에 의해 수신된 신호는 디코더에 의해 디코딩되어제어 모듈(140)에 입력됨으로써, 외부 기기와 통신할 수 있게 된다. 외부 기기와 통신할 수 있도록 수신안테나에 의해 수신된 신호를 디코딩하는 것은 당업자에게 자명한 사항이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
인버터(135)는 제어 모듈(140)로부터 입력된 온오프신호를 반전시켜 제4 스위치(134)에 입력함으로써, 제4 스위치(134)를 단속한다
동작 모드가 탐지 모드인 경우, 제어부(143)는 온신호를 출력한다. 이에 따라, 제1 스위치(131)와 제2 스위치(132) 및 제3 스위치(133)는 모두 턴온되고, 제4 스위치(134)는 인버터(134)에 의해 턴오프된다.
이에 따라, 송신부(110)를 통해 송신된 레이저는 타겟에 반사되어 수신부(120)에 수신되고, 수신된 신호는 제어 모듈(0140)에 입력된다.
동작 모드가 통신 모드인 경우, 제어부(143)는 오프신호를 출력한다. 이에 따라, 제1 스위치(131)와 제2 스위치(132) 및 제3 스위치(133)는 모두 턴오프되고, 제4 스위치는 인버터(134)에 의해 턴온된다.
이에 따라, 수신부(120)의 안테나에 의해 수신된 신호는 디코더를 통해 디코딩되어 제어 모듈(140)에 입력된다.
즉, 동작 모드 스위칭부(130)는 그 동작 모드에 따라 선택적으로 스위칭되어, 송신부(110)와 수신부(120)가 탐지 모드와 통신 모드 중 어느 하나로 동작할 수 있도록 한다.
여기서, 동작 모드 스위칭부(130)는 송신부(110)와 수신부(120)가 탐지 모드와 통신 모드 중 어느 하나로 동작할 수 있도록 송신부(110)와 수신부(120) 내부의 회로에 따라 다양하게 설치될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
제어 모듈(140)은 동작 모드 스위칭부(130)를 제어하고 각 동작 모드에서 송신부(110)와 수신부(120)를 통해 신호를 송수신하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하거나 외부 기기와 무선통신을 수행한다.
제어 모듈(140)은 제1 신호처리부(141), 제2 신호처리부(142) 및 제어부(143)를 포함한다.
제1 신호처리부(141)는 입력신호를 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조시키거나, AM 변조(Amplitude Modulation)시키거나 또는 PM 변조(Phase-Modulation)시켜 송신부(110)를 통해 신호를 송신하고, 수신부(120)에 의해 타겟에서 반사된 신호가 수신되면 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출한다.
이 경우, 제1 신호처리부(141)는 동작 모드가 탐지 모드이면 기 설정된 고유한 반송 주파수로 신호를 송신한다.
타겟정보에는 타겟의 위치와 속도가 포함될 수 있다. 타겟정보를 검출하는 방식에 대해서는 후술한다.
즉, 제1 신호처리부(141)는 도 2 에 도시된 바와 같이 입력신호를 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조시켜 송신부(110)를 통해 신호를 송신하고, 이후 수신부(120)를 통해 수신된 신호를 복조하며, 송신된 신호와 수신된 신호 간의 시간차를 토대로 타겟정보를 검출한다. 이 경우, 제1 신호처리부(141)는 듀티 제어를 제어를 통해 소비전력을 감소시키고 거리 해상도를 향상시킬 수 있다. 도 2 에서, T는 펄스의 주기이고, W는 펄스의 논리값이 1이 되는 펄스폭이다.
여기서, 제1 신호처리부(141)가 수신된 신호를 토대로 타겟정보를 검출하는 것은 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 제1 신호처리부(141)는 도 3 에 도시된 바와 같이 입력신호를 AM 변조시켜 신호를 송신할 수 있다. 즉, 제1 신호처리부(141)는 AM 듀티를 조정하여 소비 전력 및 정확도를 동시에 향상시킬 수 있다. 이는 듀티를 조정하는 경우, ON 타임율을 줄어들고 신호의 대역(Bandwidth)이 증가하기 때문이다.
예컨데, 듀티가 0으로 조정되고 반송파 주파수(carrier frequency)가 충분히 높으면, 이론상 impulse radio UWB와 동일해진다. 이는 신호의 변조 및 복조 기술이 통신을 가능하게 하는 기반이 된다.
게다가, 제1 신호처리부(141)는 도 4 에 도시된 바와 같이 입력신호를 NRZ 코드로 PM 변조시켜 신호를 송신할 수 있다. 이 경우, 각각 다른 레이더(100)의 신호들이 서로 직교할 수 있도록 코딩되기 때문에 서로의 신호 간 간섭이 최소화될 수 있다.
제2 신호처리부(142)는 송신부(110)를 통해 신호를 송신하거나 수신부(120)를 통해 외부 기기로부터 신호를 수신하여 처리하는 외부 기기와 무선통신을 수행한다.
즉, 제2 신호처리부(142)는 송신부(110)를 통해 신호를 송신하고 수신부(120)를 통해 외부 기기로부터 수신된 신호를 디코딩함으로써 외부 기기와 무선통신을 수행할 수 있도록 한다. 이 경우, 제2 신호처리부(142)는 외부 기기와의 무선통신을 통해 레이더(100)와 외부 기기, 예컨데 다른 레이더(100) 사이의 거리를 인식할 수 있게 된다. 예컨데, 제2 신호처리부(142)는 다른 레이더(100)에게 그 측정 거리를 요청하여 수신하거나, 자신이 측정한 것을 다른 레이더(100)에 전달할 수 있다.
제어부(143)는 동작 모드가 탐지 모드이면 동작 모드 스위칭부(130)를 탐지 모드 상태로 스위칭하고, 이때 제1 신호처리부(141)를 제어하여 송신부(110)를 통해 신호를 송신하고 수신부(120)에 의해 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출한다.
또한, 제어부(143)는 동작 모드가 통신 모드이면 동작 모드 스위칭부(130)를 통신 모드 상태로 스위칭하고, 이때 제2 신호처리부(142)를 제어하여 송신부(110)를 통해 외부 기기로 신호를 송신하거나 수신부(120)를 통해 신호를 수신하여 외부 기기와 무선 통신을 수행한다.
사용자가 사용자 디바이스를 소지한 경우, 제어부(143)가 제1 신호처리부(141)를 통해 외부 기기로 신호를 송신하면, 사용자 디바이스는 레이더(100)로부터 송신된 신호에 응답한다. 이 경우, 사용자 디바이스는 레이더(100)로부터 신호를 수신한 시간과 응답에 소요된 응답 시간 및 신호를 레이더(100)로 송신하는 시간을 각각 레이더(100)로 송신한다.
이에 따라, 제어부(143)는 레이더(100)로부터 신호를 수신한 시간과 응답에 소요된 응답 시간, 및 신호를 레이더(100)로 송신하는 시간을 통해 해당 사용자 디바이스까지의 거리를 검출한다.
반면에, 사용자 디바이스를 구비하지 않은 경우, 레이더(100)에서 송신된 신호는 사용자에게 반사되어 수신된다. 이에 따라 제어부(143)는 신호를 송신한 시간과 사용자에 반사되어 수신된 시간의 시간차를 토대로 사용자까지의 거리를 감지한다.
따라서, 제어부(143)는 동작 모드에 따라 동작 모드 스위칭부(130)를 제어하고 이때 제1 신호처리부(141)와 제2 신호처리부(142)를 통해 신호를 송수신하여 탐지 기능과 통신 기능을 수행할 수 있도록 한다.
이 경우, 탐지 모드와 통신 모드는 기 설정된 설정주기마다 교번되게 수행될 수 있다. 예컨데, 제어부(143)는 100ms가 경과할 때마다 탐지 모드와 통신 모드를 교번되게 수행할 수 있다.
여기서, 사용자 디바이스는 사용자가 차량을 제어하기 위해 소지하는 리모트키나 휴대단말 등이 포함될 수 있다.
이하, 상기한 레이더(100)를 이용하여 차량 내 차량 모듈을 제어하는 차량 제어 장치를 도 5 내지 도 7 을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 차량 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자까지의 거리를 측정하는 예를 나타낸 도면이며, 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 다른 거리 패턴에 따른 사용자 인식 예를 나타낸 도면이다.
도 5 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 차량 제어 장치는 복수 개의 레이더(100), 통합 제어부(200) 및 차량 제어 모듈(300)을 포함한다.
레이더(100)는 도 1 내지 도 4 를 참조로 설명한 것과 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
차량 제어 모듈(300)은 통합 제어부(200)의 제어신호에 따라 도어, 차임벨 제어, 내부 조명, 외부 조명, 보안기능, 와이퍼, 차량주행, 방향표시등, 및 차량 전원 중 적어도 하나를 제어하는 차체제어모듈(Body Control Module;BCM)일 수 있다. 차체제어모듈은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
통합 제어부(200)는 교번되게 동작하는 동작 모드에 따라 탐지 모드와 통신 모드를 수행하도록 한다. 이 경우, 통합 제어부(200)는 레이더(100) 각각에 의해 검출된 타겟정보를 검출하거나 레이더(100) 간의 거리를 토대로 사용자를 인식한다.
먼저, 통합 제어부(200)는 레이더(100) 중 적어도 하나로부터 타겟정보가 검출되면 해당 타겟정보에 따라 차량 제어 모듈(300)을 제어한다. 이 경우, 통합 제어부(200)는 차량 제어 모듈(300)을 통해 차량의 도어를 오픈하거나 시동을 온시키는 등의 기능을 수행한다.
한편, 통합 제어부(200)는 레이더(100) 각각으로부터 전송된 타겟정보, 예컨데 각 레이더(100)에 의해 감지된 사용자의 거리를 인식한다.
사용자는 레이더(100)와 무선통신을 수행할 수 있는 사용자 디바이스를 구비할 수 있다.
도 6 을 참조하면, 사용자가 사용자 디바이스를 구비한 경우, 사용자 디바이스는 레이더(100) 각각으로부터 송신된 신호에 응답한다. 이 경우, 사용자 디바이스는 레이더(100)로부터 신호를 수신한 시간과, 응답에 소요된 응답 시간, 및 신호를 레이더(100)로 송신하는 시간을 각각 레이더(100)로 송신한다.
이에 따라, 각각의 레이더(100)는 신호를 수신한 시간과, 응답에 소요된 응답 시간, 및 신호를 레이더(100)로 송신하는 시간을 통해 해당 사용자 디바이스까지의 거리를 검출한다.
반면에, 사용자 디바이스를 구비하지 않은 경우, 레이더(100)에서 송신된 신호는 사용자에게 반사되어 수신된다. 이에 따라 레이더(100) 각각은 신호를 송신한 시간과 사용자에 반사되어 수신된 시간의 시간차를 토대로 사용자까지의 거리를 감지한다.
이와 같이, 각각의 레이더(100)가 사용자와의 거리를 감지하면, 통합 제어부(200)는 사용자와의 거리를 이용하여 타겟의 움직임 패턴을 통해 사용자를 인식할 수 있다.
이 경우, 통합 제어부(200)는 도 7 에 도시된 TWR(Two Way Ranging) UWB 방법을 통해 타겟을 정확하게 인식할 수 있다.
TWR UWB 방법은 도착시간 (TOA: Time of Arrival) 삼각변 측량법으로, 이동물체와 최소 3개 이상의 기준점 사이의 거리를 추정한 후, 세 개의 기준점의 지점과 추정된 세 개의 거리를 반지름으로 하는 세개의 원을 생성시켜, 원들이 만나는 교점을 이동물체의 위치로 결정하는 방법이다.
이에 따라, 통합 제어부(200)는 상기한 바와 같이 검출된 사용자의 트래킹 패턴과 기 설정된 설정 패턴의 유사도가 기 설정된 설정 범위 이내이면, 해당 패턴의 사용자는 정상 사용자로 인식하여 차량 제어 모듈(300)을 통해 차량을 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치는, 전파를 이용하여 타겟을 탐지하면서도 서로 간에 데이터 통신을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치는, 레이더 신호 간의 간섭을 최소화하고 타겟과의 거리를 정확하게 측정하며 레이더 구동에 따른 소비전력을 감소시킬 수 있다.
게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 및 레이더를 이용한 차량 제어 장치는, 별도의 무선 통신용 커뮤니케이션 인터페이스, 예컨데 블루투스, 와이파이, 또는 LTE(Long Term Evolution)를 위한 부품이 필요없어 제품의 사이즈를 크게 감소시킬 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
100: 레이더 110: 송신부
120: 수신부 130: 동작 모드 스위칭부
140: 제어 모듈 141: 제1 신호처리부
142: 제2 신호처리부 143: 제어부
300: 차량 제어 모듈 200: 통합 제어부

Claims (12)

  1. 신호를 송신하는 송신부;
    신호를 수신하는 수신부;
    동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부 각각의 동작을 스위칭하는 동작 모드 스위칭부; 및
    상기 동작 모드에 따라 상기 동작 모드 스위칭부를 제어하고 상기 동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부를 통해 신호를 송수신하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하거나 외부 기기와 무선통신을 수행하는 제어 모듈을 포함하고,
    상기 동작모드 스위칭부는, 국부발진기로부터 상기 송신부와 상기 수신부로 입력되는 발진신호를 단속하는 제1 스위치; 상기 제1 스위치로부터 상기 수신부로 입력되는 발진신호를 단속하는 제2 스위치; 상기 동작모드가 탐지 모드이면 상기 수신부에 의해 처리되는 신호를 단속하는 제3 스위치; 상기 동작모드가 통신 모드이면 상기 수신부에 의해 디코딩되어 상기 제어 모듈에 입력되는 신호를 단속하는 제4 스위치; 및 상기 제어 모듈로부터 입력된 온오프신호를 반전시켜 상기 제4 스위치를 제어하는 인버터를 포함하고, 상기 동작 모드가 탐지 모드이면, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 턴온되고, 상기 제4 스위치는 턴오프되고, 상기 동작 모드가 통신 모드이면, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 턴오프되고, 상기 제4 스위치는 턴온되는 것을 특징으로 하는 레이더.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은
    상기 송신부를 통해 신호를 송신하고, 상기 수신부에 의해 타겟에 반사된 신호가 수신되면 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하는 제1 신호처리부;
    상기 송신부를 통해 신호를 송신하거나 상기 수신부를 통해 상기 외부 기기로부터 신호를 수신하여 처리하여 상기 외부 기기와 무선통신을 수행하는 제2 신호처리부; 및
    상기 동작 모드가 탐지 모드이면 상기 동작 모드 스위칭부를 탐지 모드 상태로 스위칭하고, 상기 제1 신호처리부를 제어하여 상기 송신부를 통해 신호를 송신하고 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하고, 상기 동작 모드가 통신 모드이면 상기 동작 모드 스위칭부를 통신 모드 상태로 스위칭하고, 상기 제2 신호처리부를 제어하여 상기 송신부를 통해 외부 기기로 신호를 송신하거나 상기 수신부를 통해 신호를 수신하여 외부 기기와 무선 통신을 수행하는 제어부를 포함하는 레이더.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 신호처리부는
    입력신호를 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조시키거나, AM 변조(Amplitude Modulation)시키거나 또는 PM(Phase-Modulation) 변조시켜 상기 송신부를 통해 전송하는 것을 특징으로 하는 레이더.
  4. 삭제
  5. 동작 모드에 따라 신호를 송신한 후 사용자로부터 반사된 신호를 수신하여 신호 처리하거나 또는 신호를 외부 기기로 송신하고 상기 외부 기기로부터 신호를 수신하여 신호 처리함으로써 사용자에 대한 타겟정보를 검출하는 복수 개의 레이더; 및
    상기 레이더 각각에 의해 검출된 타겟정보를 이용하여 움직임 패턴을 검출하고, 상기 움직임 패턴을 토대로 사용자를 인식하는 통합 제어부를 포함하고,
    상기 레이더는 신호를 송신하는 송신부; 외부로부터 신호를 수신하는 수신부; 동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부 각각의 동작을 스위칭하는 동작 모드 스위칭부; 및 상기 동작 모드에 따라 상기 동작 모드 스위칭부를 제어하고 상기 동작 모드에 따라 상기 송신부와 상기 수신부를 통해 신호를 송수신하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하거나 외부 기기와 무선통신을 수행하는 제어 모듈을 포함하며,
    상기 동작모드 스위칭부는 국부발진기로부터 상기 송신부와 상기 수신부로 입력되는 발진신호를 단속하는 제1 스위치; 상기 제1 스위치로부터 상기 수신부로 입력되는 발진신호를 단속하는 제2 스위치; 상기 동작모드가 탐지 모드이면 상기 수신부에 의해 처리되는 신호를 단속하는 제3 스위치; 상기 동작모드가 통신 모드이면 상기 수신부에 의해 디코딩되어 상기 제어 모듈에 입력되는 신호를 단속하는 제4 스위치; 및 상기 제어 모듈로부터 입력된 온오프신호를 반전시켜 상기 제4 스위치를 제어하는 인버터를 포함하고, 상기 동작 모드가 탐지 모드이면, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 턴온되고, 상기 제4 스위치는 턴오프되고, 상기 동작 모드가 통신 모드이면, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 턴오프되고, 상기 제4 스위치는 턴온되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 차량 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제어 모듈은
    상기 송신부를 통해 신호를 송신하고, 상기 수신부에 의해 타겟에서 반사된 신호가 수신되면 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하는 제1 신호처리부;
    상기 송신부를 통해 신호를 송신하거나 상기 수신부를 통해 상기 외부 기기로부터 신호를 수신하여 처리하는 제2 신호처리부; 및
    상기 동작 모드가 탐지 모드이면 상기 동작 모드 스위칭부를 탐지 모드 상태로 스위칭하고, 상기 제1 신호처리부를 제어하여 상기 송신부를 통해 신호를 송신하고 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 처리하여 타겟에 대한 타겟정보를 검출하고, 상기 동작 모드가 통신 모드이면 상기 동작 모드 스위칭부를 통신 모드 상태로 스위칭하고, 상기 제2 신호처리부를 제어하여 상기 송신부를 통해 외부 기기로 신호를 송신하거나 상기 수신부를 통해 신호를 수신하여 외부 기기와 무선 통신을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 차량 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 신호처리부는
    입력신호를 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조시키거나, AM 변조(Amplitude Modulation)시키거나 또는 PM(Phase-Modulation) 변조시켜 상기 송신부를 통해 전송하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 차량 제어 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 탐지 모드와 상기 통신 모드는 기 설정된 주기마다 교번되게 수행되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 차량 제어 장치.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 레이더는 상기 타겟정보를 기반으로 한 TWR(Two Way Ranging) 측위 방식으로 사용자의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 차량 제어 장치.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 통합 제어부의 제어신호에 따라 도어, 차임벨 제어, 내부 조명, 외부 조명, 보안기능, 와이퍼, 방향표시등 및 차량 전원 중 적어도 하나를 제어하는 차체제어모듈(Body Control Module;BCM)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 차량 제어 장치.
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