KR102437037B1 - 레이더 신호 처리장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이더 신호 처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 레이더 신호를 수신하는 신호 수신부와, 수신한 레이더 신호를 샘플링(sampling)하여 복수의 샘플을 형성하는 샘플링부 및 기설정된 변환 단위에 기초하여 형성된 복수의 샘플에 대한 주파수 변환을 순차적으로 수행하되, 변환 단위에 대응되는 샘플에 대한 데시메이션(decimation)을 수행하고 데시메이션을 통해 도출되는 타겟 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환부를 포함한다.

Description

레이더 신호 처리장치 및 그 방법{APPARATUS FOR PROCESSING RADER SIGNAL AND METHOD THEREOF}
본 발명은 레이더 신호 처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광폭의 주파수 동작 범위의 레이더 비트 신호를 수신하여 처리하는 기술적 사상에 관한 것이다.
기존 레이더 신호 처리장치는 레이더 비트 신호를 샘플링(sampling)하는 샘플 레이트(sample rate)에 의해서 신호 처리하는 데이터의 양이 결정된다.
이때, 레이더 비트 신호는 생체신호(심박 또는 맥박 등)와 같이 저속으로 움직이는 대상체에 대응되는 매우 낮은 주파수의 비트 신호에서, 드론과 같이 고속으로 움직이는 대상체에 대응되는 매우 높은 주파수의 비트 신호까지 광폭 주파수(매우 넓은 주파수) 동작범위를 요구한다.
그러나, 기존의 레이더 신호 처리장치에서는 메모리와 프로세서의 하드웨어 제약성에 의해서 2배 이내의 최대 비트 주파수의 동작범위 내에서 신호 처리 과정이 진행되고 있으며, 이는 광폭 주파수 동작 범위를 갖는 레이더 비트 신호에 대한 신호 처리의 제한 사항이 되고 있다.
구체적으로, 레이더의 신호 처리는 동일한 샘플레이트를 적용한 경우 매우 느린 비트신호는 짧은 시간구간에서는 충분한 데이터를 획득하기 어려우며, 충분한 데이터를 획득하기 위해서 긴 시간 구간 동안의 샘플링 과정이 요구된다. 이에 레이더 신호 처리장치는 많은 양의 데이터를 저장하기 위해 매우 큰 메모리와, 저장된 많은 양의 데이터를 주파수 변환하기 위해 높은 계산 성능을 갖춘 프로세서가 요구된다.
즉, 레이더 신호 처리장치의 다양한 활용을 위해서 제한된 하드웨어 제약조건에서 넓은 주파수 동작범위의 레이더 비트신호를 처리할 수 있는 기술이 요구된다.
한국등록특허 제10-1746505호, "데이터 처리장치, 데이터 처리시스템 및 데이터 처리방법" 한국등록특허 제10-1601152호, "레이더 영상 신호 처리 방법 및 그 시스템"
본 발명은 데시메이션 기반의 데이터 감소 기법을 이용하여, 제한된 하드웨어 환경에서 광폭 주파수 범위의 레이더 비트신호를 처리할 수 있는 레이더 신호 처리장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 오프셋 구간 내에서 데시메이션의 시작 샘플을 무작위로 결정하여 일정한 크기의 데시메이션에 의한 사각지대 효과를 개선할 수 있는 레이더 신호 처리장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 레이더 신호를 수신하는 신호 수신부와, 수신한 레이더 신호를 샘플링(sampling)하여 복수의 샘플을 형성하는 샘플링부 및 기설정된 변환 단위에 기초하여 형성된 복수의 샘플에 대한 주파수 변환을 순차적으로 수행하되, 변환 단위에 대응되는 샘플에 대한 데시메이션(decimation)을 수행하고 데시메이션을 통해 도출되는 타겟 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환부를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 주파수 변환부는 변환 단위에 대응되는 샘플 중 변환 단위 보다 크기가 작은 데시메이션 단위에 대응되는 타겟 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행할 수 있다.
일측에 따르면, 주파수 변환부는 가용한 메모리 크기 및 계산 속도 중 적어도 하나에 기초하여 데시메이션 단위를 능동적으로 설정할 수 있다.
일측에 따르면, 주파수 변환부는 변환 단위에 대응되는 샘플에서 기설정된 비율에 대응되는 오프셋 구간을 설정하고, 설정된 오프셋 구간 대응되는 샘플 중 임의로 선택되는 하나의 샘플을 데시메이션의 시작 샘플로 설정할 수 있다.
일측에 따르면, 샘플링부는 수신한 레이더 신호를 아날로그-디지털 변환(analog-to-digital conversion)하여 복수의 샘플을 형성할 수 있다.
일측에 따르면, 주파수 변환부는 타겟 샘플에 대하여 고속 푸리에 변환(fast fourier transform, FFT)을 수행할 수 있다.
일측에 따르면, 레이더 신호는 탐색 영역을 향해 출력된 송신 레이더 신호와 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사된 수신 레이더 신호로부터 도출된 비트 신호(beat signal)일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리방법은 신호 수신부에서, 레이더 신호를 수신하는 단계와, 샘플링부에서, 수신한 레이더 신호를 샘플링(sampling)하여 복수의 샘플을 형성하는 단계 및 주파수 변환부에서, 기설정된 변환 단위에 기초하여 형성된 복수의 샘플에 대한 주파수 변환을 순차적으로 수행하되, 변환 단위에 대응되는 샘플에 대한 데시메이션(decimation)을 수행하고 데시메이션을 통해 도출되는 타겟 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 주파수 변환을 수행하는 단계는 변환 단위에 대응되는 샘플 중 변환 단위 보다 크기가 작은 데시메이션 단위에 대응되는 타겟 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행할 수 있다.
일측에 따르면, 주파수 변환을 수행하는 단계는 변환 단위에 대응되는 샘플에서 기설정된 비율에 대응되는 오프셋 구간을 설정하고, 설정된 오프셋 구간 대응되는 샘플 중 임의로 선택되는 하나의 샘플을 데시메이션의 시작 샘플로 설정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 본 발명은 데시메이션 기반의 데이터 감소 기법을 이용하여, 제한된 하드웨어 환경에서 광폭 주파수 범위의 레이더 비트신호를 처리할 수 있다.
또한, 본 발명은 오프셋 구간 내에서 데시메이션의 시작 샘플을 무작위로 결정하여 일정한 크기의 데시메이션에 의한 사각지대 효과를 개선할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2f는 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치의 제1 동작예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3b는 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치의 제2 동작예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 레이더 신호 처리방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제1 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제2 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.
즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
상술한 구체적인 실시예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.
그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치(100)는 데시메이션(decimation) 기반의 데이터 감소 기법을 이용하여, 제한된 하드웨어 환경에서 광폭 주파수 범위의 레이더 비트 신호(beat signal)를 처리할 수 있다.
즉, 레이더 신호 처리장치(100)는 광폭의 주파수 동작범위를 갖춘 비트신호를 일정한 크기의 메모리와 프로세서 성능에 기반을 둔 레이더신호처리를 하기 위해서 타겟 물체의 속성에 따라서 능동적으로 데이터를 데시메이션하는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 레이더 신호 처리장치(100)는 오프셋 구간 내에서 데시메이션의 시작 샘플을 무작위로 결정하여 일정한 크기의 데시메이션에 의한 사각지대 효과(blind effect)를 개선할 수 있다.
이를 위해, 레이더 신호 처리장치(100)는 신호 수신부(110), 샘플링부(120) 및 주파수 변환부(130)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 신호 수신부(110)는 레이더 신호를 수신할 수 있으며, 레이더 신호는 레이더 비트 신호일 수 있다.
예를 들면, 레이더 신호는 탐색 영역을 향해 출력된 송신 레이더 신호와 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사된 수신 레이더 신호로부터 도출된 비트 신호일 수 있다.
보다 구체적인 예를 들면, 신호 수신부(110)는 수신 레이더 신호를 수신하고, 수신 레이더 신호에 송신 레이더 신호의 복소공액 신호를 곱함으로써 비트 신호를 생성할 수 있으며, 여기서 생성된 비트 신호의 주파수는 레이더로부터 타겟까지의 거리 정보가 포함될 수 있다.
일실시예에 따른 샘플링부(120)는 수신한 레이더 신호를 샘플링(sampling)하여 복수의 샘플을 형성할 수 있다.
일측에 따르면, 샘플링부(120)는 수신한 레이더 신호를 아날로그-디지털 변환(analog-to-digital conversion)하여 복수의 샘플을 형성할 수 있다.
구체적으로, 샘플링부(120)는 수신한 레이더 신호를 샘플링 함으로써, N개(여기서, N은 양의 정수)의 샘플, 즉 N개의 이산 비트 신호를 산출할 수 있다.
일실시예에 따른 주파수 변환부(130)는 기설정된 변환 단위 M(여기서, M은 M < N을 만족하는 양의 정수)에 기초하여 형성된 복수의 샘플에 대한 주파수 변환을 순차적으로 수행하되, 변환 단위 M에 대응되는 샘플에 대한 데시메이션(decimation)을 수행하고 데시메이션을 통해 도출되는 타겟 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행할 수 있다.
일측에 따르면, 주파수 변환부(130)는 변환 단위 M에 대응되는 샘플 중 변환 단위 M 보다 크기가 작은 데시메이션 단위 K(여기서, K는 K < M을 만족하는 양의 정수)에 대응되는 타겟 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행할 수 있다.
예를 들면, 주파수 변환부(130)는 가용한 메모리 크기 및 계산 속도 중 적어도 하나에 기초하여 데시메이션 단위 K를 능동적으로 설정할 수 있다.
다시 말해, 주파수 변환부(130)는 레이더 신호 처리장치(100)에 구비되는 메모리의 용량과 주파수 변환을 수행하는 프로세서의 계산 성능 등 하드웨어 제약 조건을 고려하여 데시메이션 단위 K를 설정할 수 있다.
예를 들면, 프로세서는 CPU(central processing unit) 또는 MCU(micro controller unit)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일측에 따르면, 주파수 변환부(130)는 하드웨어 제약 조건에 따른 반복 실험을 통해 도출되는 결과 데이터들에 기초한 기계 학습(machine learning)을 수행하고, 기계 학습의 수행 결과를 통해 데시메이션 단위 K를 최적화할 수도 있다.
구체적으로, 주파수 변환부(130)는 N개의 샘플 중 한 번에 M개씩 주파수 변환 과정을 복수회 반복하되, 주파수 변환 과정에서 변환 대상이 되는 M개의 샘플 중에서 K개의 샘플만을 타겟 샘플로 선정하고, 선정된 타겟 샘플에 대해서만 주파수 변환을 수행할 수 있다. 예를 들면, 주파수 변환부(130)는 (N-M+1)회 반복하여 주파수 변환 과정을 수행할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들면, 주파수 변환부(130)는 N=20, M=5, K=3인 경우, 제1 주파수 변환 과정에서 20개의 샘플(제1 내지 제20 샘플) 중 제1 내지 제5 샘플을 변환 대상 샘플로 선정할 수 있으며, 선정된 제1 내지 제5 샘플 중 제1 내지 제3 샘플을 타겟 샘플로 선정하여 주파수 변환을 수행할 수 있다.
다음으로, 주파수 변환부(130)는 제2 주파수 변환 과정에서 20개의 샘플 중 제2 내지 제6 샘플을 변환 대상 샘플로 선정할 수 있으며, 선정된 제2 내지 제6 샘플 중 제2 내지 제4 샘플을 타겟 샘플로 선정하여 주파수 변환을 수행할 수 있다.
마찬가지로, 주파수 변환부(130)는 제16 주파수 변환 과정에서 20개의 샘플 중 제16 내지 제20 샘플을 변환 대상 샘플로 선정할 수 있으며, 선정된 제16 내지 제20 샘플 중 제16 내지 제18 샘플을 타겟 샘플로 선정하여 주파수 변환을 수행할 수 있다.
상술한 예시에서는 M개의 변환 대상 샘플 중 첫번째 샘플을 데시메이션의 시작 샘플로 가정하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 설정에 따라서 첫번째가 아닌 다른 샘플이 데시메이션의 시작 샘플이 될 수도 있다.
일측에 따르면, 주파수 변환부(130)는 변환 단위 M에 대응되는 샘플에서 기설정된 비율에 대응되는 오프셋 구간(offset window)을 설정하고, 설정된 오프셋 구간 대응되는 샘플 중 임의로 선택되는 하나의 샘플을 데시메이션의 시작 샘플로 설정할 수 있다. 예를 들면, 주파수 변환부(130)는 기계 학습을 통해 오프셋 구간을 설정하는 최적의 비율을 결정할 수 있다.
구체적으로, 앞서 설명한 것과 방법과 같이, 복수회 반복되는 주파수 변환 과정에서 데시메이션의 시작 샘플의 위치가 고정되어 있는 경우에는 일정한 크기의 데시메이션에 의해서 특정한 거리 또는 속도의 타겟을 탐지하지 못하는 사각지대 효과(blind effect)가 발생될 수도 있다.
이에, 일실시예에 따른 주파수 변환부(130)는 주파수 변환 과정이 반복될 때마다 변환 대상이 되는 M개의 샘플을 오프셋 구간(offset window) 및 바디 구간(body window)으로 분할하고, 분할된 오프셋 구간에 포함된 샘플 중 무작위로 하나의 샘플을 선정하여 데시메이션의 시작 샘플로 결정하며, 결정된 시작 샘플로부터 데시메이션 단위 K만큼 데시메이션을 수행할 수 있다.
다시 말해, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치(100)는 주파수 변환 과정이 반복될 때 마다, 오프셋 구간에서 데시메이션 시작점이 서로 다른 지점으로 설정됨으로써, 일정한 데시메이션 크기를 유지하면서 다양한 형태의 레이더 비트 신호를 획득할 수 있으며, 이를 통해 사각지대 효과를 개선할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들면, 주파수 변환부(130)는 N=20, M=10, K=3, 오프셋 구간 설정 비율 = 30%인 경우, 제1 주파수 변환 과정에서 20개의 샘플(제1 내지 제20 샘플) 중 제1 내지 제10 샘플을 변환 대상 샘플로 선정할 수 있고, 선정된 제1 내지 제10 샘플 중 제1 내지 제3 샘플을 오프셋 구간으로 선정할 수 있으며, 오프셋 구간에 대응되는 샘플 중 제3 샘플을 데시메이션 시작 샘플로 결정하여 제3 내지 제5 샘플을 타겟 샘플로 선정하고, 선정된 타겟 샘플에 대한 주파수 변환을 수행할 수 있다.
다음으로, 주파수 변환부(130)는 제2 주파수 변환 과정에서 20개의 샘플 중 제2 내지 제11 샘플을 변환 대상 샘플로 선정할 수 있고, 선정된 제2 내지 제11 샘플 중 제2 내지 제4 샘플을 오프셋 구간으로 선정할 수 있으며, 오프셋 구간에 대응되는 샘플 중 제2 샘플을 데시메이션 시작 샘플로 결정하여 제2 내지 제4 샘플을 타겟 샘플로 선정하고, 선정된 타겟 샘플에 대한 주파수 변환을 수행할 수 있다.
마찬가지로, 주파수 변환부(130)는 제11 주파수 변환 과정에서 20개의 샘플 중 제11 내지 제20 샘플을 변환 대상 샘플로 선정할 수 있고, 선정된 제11 내지 제20 샘플 중 제11 내지 제13 샘플을 오프셋 구간으로 선정할 수 있으며, 오프셋 구간에 대응되는 샘플 중 제12 샘플을 데시메이션 시작 샘플로 결정하여 제12 내지 제14 샘플을 타겟 샘플로 선정하고, 선정된 타겟 샘플에 대한 주파수 변환을 수행할 수 있다.
일측에 따르면, 주파수 변환부(130)는 타겟 샘플에 대하여 고속 푸리에 변환(fast fourier transform, FFT)을 수행할 수 있다.
한편, 레이더 신호 처리장치(100)는 데시메이션 모드를 설정하는 모드 설정부와, 타겟 샘플에 대한 주파수 변환 결과에 기초하여 감지 대상체(즉, 타겟)의 존재 유무를 판단하는 신호 분석부를 더 포함할 수 있으며, 모드 설정부는 주파수 변환부(130)에 구비될 수도 있다. 예를 들면, 감지 대상체는 사물, 사람 및 동물 등 레이더를 통해 존재를 감지할 수 있는 모든 대상을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 모드 설정부는 레이더 신호 처리장치(100)에 구비된 프로세서로부터 데시메이션 제어신호를 수신하면, 데시메이션 동작이 수행되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 모드 설정부는 가용한 메모리 크기 및 계산 속도 중 적어도 하나에 기초하여 데시메이션 단위 K를 능동적으로 설정할 수 있다.
일측에 따르면, 모드 설정부는 사각지대 효과를 발생 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 변환 단위 M에서 시작 위치를 고정하여 데시메이션을 수행하는 제1 데시메이션 모드와 변환 단위 M의 오프셋 구간에서 시작 위치를 임의(무작위)로 선택하여 데시메이션을 수행하는 제2 데시메이션 모드 중 적어도 하나를 모드를 설정 및 제어할 수 있다.
구체적으로, 모드 설정부는 제1 데시메이션 모드를 통해 출력되는 주파수 변환 결과를 모니터링하여 사각지대 효과가 발생된 것으로 판단되면, 제2 데시메이션 모드로 전환할 수 있다.
예를 들면, 모드 설정부는 제1 데시메이션 모드를 통해 출력되는 주파수 변환 결과 중 특정 주파수에서의 신호의 세기가 기설정된 세기 이상인 것으로 판단되면, 사각지대 효과가 발생된 것으로 판단하여 제2 데시메이션 모드로 전환할 수 있다.
일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치의 동작은 이후 실시예 도 2a 내지 3b를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2f는 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치의 제1 동작예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2f를 참조하면, 참조부호 210 내지 220은 기존의 레이더 신호 처리장치에서 복수회 반복 수행하는 주파수 변환 과정을 도시하고, 참조부호 230은 참조부호 210 내지 220에 도시된 주파수 변환 과정의 결과를 도시한다.
또한, 참조부호 240 내지 250은 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치에서 제1 동작예에 따라 복수회 반복 수행하는 주파수 변환 과정을 도시하고, 참조부호 260은 참조부호 240 내지 250에 도시된 주파수 변환 과정의 결과를 도시한다.
예를 들면, 제1 동작예는 시작 위치를 고정하여 데시메이션을 수행하는 제1 데시메이션 모드일 수 있다.
참조부호 210 내지 220 및 240 내지 250에 따르면, 기존 레이더 신호 처리장치는 N개의 샘플에 대하여 (N-M+1)회 반복 수행되는 주파수 변환 과정에서 M개의 샘플들 전체에 대하여 주파수 변환(M point FFT)을 수행한다.
예를 들면, 기존 레이더 신호 처리장치는 M=15인 경우, 제1 주파수 변환 과정(1st region)에서 제1 내지 제15 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행하고, 제2 주파수 변환 과정(2nd region)에서 제2 내지 제16 샘플에 대한 주파수 변환을 수행한다.
반면, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 N개의 샘플에 대하여 (N-M+1)회 반복 수행되는 주파수 변환 과정에서 M개의 변환 대상 샘플 중 데시메이션 단위 K에 대응되는 타겟 샘플을 선정하고(K point decimation), 선정된 타겟 샘플에 대한 주파수 변환(M/K point FFT)을 수행할 수 있다.
예를 들면, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 M=15, K=5인 경우, 제1 주파수 변환 과정(1st region)에서 제1 내지 제15 변환 대상 샘플 중 제1 내지 제5 샘플을 타겟 샘플로 선정하고, 선정된 타겟 샘플에 대한 주파수 변환을 수행할 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 제2 주파수 변환 과정(2nd region)에서 제2 내지 제16 변환 대상 샘플 중 제2 내지 제6 샘플을 타겟 샘플로 선정하고, 선정된 타겟 샘플에 대한 주파수 변환을 수행할 수 있다.
참조부호 230 및 260에 따르면, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 복수회 반복 수행되는 주파수 변환 과정에서 기존의 레이더 신호 처리장치 보다 감소된 데이터 양으로 주파수 변환을 수행하면서 기존의 레이더 신호 처리장치와 유사한 변환 결과를 도출할 수 있다.
다시 말해, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 제한된 하드웨어 환경에서 보다 적은 메모리와 계산 소요로 정확한 주파수 변환 결과를 도출할 수 있으며, 이를 통해 광폭 주파수 범위의 레이더 비트신호를 용이하게 처리할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치의 제2 동작예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 참조부호 310 내지 320은 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치에서 제2 동작예에 따라 복수회 반복 수행하는 주파수 변환 과정을 도시한다.
예를 들면, 제2 동작예는 오프셋 구간에서 시작 위치를 임의로 선택하는 제2 데시메이션 모드일 수 있다.
참조부호 310 내지 320에 따르면, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 M개의 샘플을 기설정된 비율에 대응되는 오프셋 구간(offset window) 및 바디 구간(body window)으로 분할하고, 처프 신호(chirp)가 수신될 때마다 오프셋 구간에서 데시메이션 시작 샘플을 무작위로 결정하고, 결정된 시작 샘플을 기준으로 데시메이션 단위 K에 대응되는 타겟 샘플을 선정하며(K point decimation), 선정된 타겟 샘플에 대한 주파수 변환(M/K point FFT)을 수행할 수 있다.
예를 들면, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 K=16인 경우, 제1 처프 신호(chirp #1)를 수신하면 오프셋 구간에 대응되는 제1 내지 제11 샘플 중 제3 샘플을 데시메이션의 시작 샘플(S1)으로 결정하고, 결정된 시작 샘플(S1)을 기준으로 데시메이션 단위 K에 대응되는 제18 샘플을 데시메이션의 종료 샘플(E1)로 결정하며, 시작 샘플(S1) 및 종료 샘플(E1)을 통해 선정된 제3 내지 제18 타겟 샘플에 대한 주파수 변환을 수행할 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치는 제n 처프 신호(chirp #n)를 수신하면 오프셋 구간에 대응되는 제1 내지 제11 샘플 중 제7 샘플을 데시메이션의 시작 샘플(SN)으로 결정하고, 결정된 시작 샘플(SN)을 기준으로 데시메이션 단위 K에 대응되는 제22 샘플을 데시메이션의 종료 샘플(EN)로 결정하며, 시작 샘플(SN) 및 종료 샘플(EN)을 통해 선정된 제7 내지 제22 타겟 샘플에 대한 주파수 변환을 수행할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 레이더 신호 처리방법을 설명하기 위한 도면이다.
다시 말해, 도 4는 도 1 내지 도 3b를 통해 설명한 일실시예에 따른 레이더 신호 처리장치의 동작 방법을 설명하는 도면으로, 이후 도 4를 통해 설명하는 내용 중 도 1 내지 도 3b를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략 하기로 한다.
도 4를 참조하면, 410 단계에서 일실시예에 따른 레이더 신호 처리방법은 신호 수신부에서, 레이더 신호를 수신할 수 있다.
다음으로, 420 단계에서 일실시예에 따른 레이더 신호 처리방법은 샘플링부에서, 수신한 레이더 신호를 샘플링(sampling)하여 복수의 샘플을 형성할 수 있다.
다음으로, 430 단계에서 일실시예에 따른 레이더 신호 처리방법은 주파수 변환부에서, 기설정된 변환 단위에 기초하여 형성된 복수의 샘플에 대한 주파수 변환을 순차적으로 수행하되, 변환 단위에 대응되는 샘플에 대한 데시메이션(decimation)을 수행하고 데시메이션을 통해 도출되는 타겟 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행할 수 있다.
일측에 따르면, 430 단계에서 일실시예에 따른 레이더 신호 처리방법은 변환 단위에 대응되는 샘플 중 변환 단위 보다 크기가 작은 데시메이션 단위에 대응되는 타겟 샘플에 대하여 주파수 변환을 수행할 수 있다.
일측에 따르면, 430 단계에서 일실시예에 따른 레이더 신호 처리방법은 변환 단위에 대응되는 샘플에서 기설정된 비율에 대응되는 오프셋 구간을 설정하고, 설정된 오프셋 구간 대응되는 샘플 중 임의로 선택되는 하나의 샘플을 데시메이션의 시작 샘플로 설정할 수 있다.
일실시예에 따른 레이더 신호 처리방법은 이후 실시예 도 5 내지 도 6을 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 제1 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 510 단계에서 제1 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 레이더 비트 신호를 수신하여 아날로그-디지털 변환(analog-to-digital conversion)을 수행할 수 있으며, 520 단계에서 제1 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 아날로그-디지털 변환의 결과로 N개 샘플을 형성할 수 있다.
다음으로, 530 단계에서 제1 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 N개의 샘플에 대하여 변환 단위 M으로 반복 수행되는 주파수 변환 과정에서, 데시메이션 단위 K에 대응되는 타겟 샘플을 선정할 수 있다.
다음으로, 540 단계에서 제1 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 데시메이션 단위 K에 대응되는 타겟 샘플에 대한 주파수 변환을 수행할 수 있다.
다음으로, 550 단계에서 제1 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 주파수 변환의 수행 결과에 기초하여 감지 대상체(즉, 타겟)의 존재 유무를 판단할 수 있다.
도 6은 제2 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 610 단계에서 제2 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 레이더 비트 신호를 수신하여 아날로그-디지털 변환(analog-to-digital conversion)을 수행할 수 있으며, 620 단계에서 제2 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 아날로그-디지털 변환의 결과로 N개 샘플을 형성할 수 있다.
다음으로, 630 단계에서 제2 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 N개의 샘플에 대하여 변환 단위 M으로 반복 수행되는 주파수 변환 과정에서, M개의 샘플을 오프셋 구간 및 바디 구간으로 분할할 수 있다.
다음으로, 640 단계에서 제2 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 오프셋 구간에서 데시메이션 시작 샘플을 무작위로 설정할 수 있다.
다음으로, 650 단계에서 제2 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 시작 샘플로부터 데시메이션 단위 K에 대응되는 타겟 샘플을 선정할 수 있다.
다음으로, 660 단계에서 제2 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 데시메이션 단위 K에 대응되는 타겟 샘플에 대한 주파수 변환을 수행할 수 있다.
다음으로, 670 단계에서 제2 동작예에 따른 레이더 신호 처리방법은 주파수 변환의 수행 결과에 기초하여 감지 대상체(즉, 타겟)의 존재 유무를 판단할 수 있다.
결국, 본 발명을 이용하면, 데시메이션 기반의 데이터 감소 기법을 이용하여, 제한된 하드웨어 환경에서 광폭 주파수 범위의 레이더 비트신호를 처리할 수 있다.
또한, 오프셋 구간 내에서 데시메이션의 시작 샘플을 무작위로 결정하여 일정한 크기의 데시메이션에 의한 사각지대 효과를 개선할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 레이더 신호 처리장치 110: 신호 수신부
120: 샘플링부 130: 주파수 변환부

Claims (10)

  1. 탐색 영역을 향해 출력된 송신 레이더 신호와 상기 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사된 수신 레이더 신호로부터 도출된 비트 신호(beat signal)를 포함하는 레이더 신호를 수신하는 신호 수신부;
    상기 수신한 레이더 신호를 샘플링(sampling)하여 복수의 샘플을 형성하는 샘플링부 및
    기설정된 변환 단위에 기초하여 상기 형성된 복수의 샘플에 대한 주파수 변환을 순차적으로 수행하되, 상기 변환 단위에 대응되는 샘플에 대한 데시메이션(decimation)을 수행하고 상기 데시메이션을 통해 도출되는 타겟 샘플에 대하여 상기 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환부
    를 포함하고,
    상기 주파수 변환부는,
    상기 변환 단위에 대응되는 샘플에서 기설정된 비율에 대응되는 오프셋 구간을 설정하고, 상기 설정된 오프셋 구간 대응되는 샘플 중 임의로 선택되는 하나의 샘플을 상기 데시메이션의 시작 샘플로 설정하고,
    상기 신호 수신부는 상기 수신 레이더 신호를 수신하고, 상기 수신된 수신 레이더 신호에 상기 송신 레이더 신호의 복소공액 신호를 곱함으로써 상기 비트 신호를 생성하는 레이더 신호 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 변환부는,
    상기 변환 단위에 대응되는 샘플 중 상기 변환 단위 보다 크기가 작은 데시메이션 단위에 대응되는 상기 타겟 샘플에 대하여 상기 주파수 변환을 수행하는
    레이더 신호 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주파수 변환부는,
    가용한 메모리 크기 및 계산 속도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 데시메이션 단위를 능동적으로 설정하는
    레이더 신호 처리장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 샘플링부는,
    상기 수신한 레이더 신호를 아날로그-디지털 변환(analog-to-digital conversion)하여 상기 복수의 샘플을 형성하는
    레이더 신호 처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 변환부는,
    상기 타겟 샘플에 대하여 고속 푸리에 변환(fast fourier transform, FFT)을 수행하는
    레이더 신호 처리장치.
  7. 삭제
  8. 신호 수신부에서, 탐색 영역을 향해 출력된 송신 레이더 신호와 상기 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사된 수신 레이더 신호로부터 도출된 비트 신호(beat signal)를 포함하는 레이더 신호를 수신하는 단계;
    샘플링부에서, 상기 수신한 레이더 신호를 샘플링(sampling)하여 복수의 샘플을 형성하는 단계 및
    주파수 변환부에서, 기설정된 변환 단위에 기초하여 상기 형성된 복수의 샘플에 대한 주파수 변환을 순차적으로 수행하되, 상기 변환 단위에 대응되는 샘플에 대한 데시메이션(decimation)을 수행하고 상기 데시메이션을 통해 도출되는 타겟 샘플에 대하여 상기 주파수 변환을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 레이더 신호를 수신하는 단계는,
    상기 수신 레이더 신호를 수신하고, 상기 수신된 수신 레이더 신호에 상기 송신 레이더 신호의 복소공액 신호를 곱함으로써 상기 비트 신호를 생성하고,
    상기 주파수 변환을 수행하는 단계는,
    상기 변환 단위에 대응되는 샘플에서 기설정된 비율에 대응되는 오프셋 구간을 설정하고, 상기 설정된 오프셋 구간 대응되는 샘플 중 임의로 선택되는 하나의 샘플을 상기 데시메이션의 시작 샘플로 설정하는 레이더 신호 처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주파수 변환을 수행하는 단계는,
    상기 변환 단위에 대응되는 샘플 중 상기 변환 단위 보다 크기가 작은 데시메이션 단위에 대응되는 상기 타겟 샘플에 대하여 상기 주파수 변환을 수행하는
    레이더 신호 처리방법.
  10. 삭제
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