KR102455635B1 - 오브젝트 방향 결정 방법 및 장치 - Google Patents

오브젝트 방향 결정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 안테나들을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 오브젝트의 방향을 결정하기 위해, 복수의 안테나들 중 일부의 안테나들을 선택하는 후보 안테나 패턴들 중 오브젝트의 방향을 결정하기 위한 최적의 안테나 패턴을 결정하고, 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정한다.

Description

오브젝트 방향 결정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING OBJECT DIRECTION}
아래의 실시예들은 오브젝트의 방향을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 안테나들을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
차량에 탑재된 운전자 보조 시스템은 레이더를 이용하여 차량의 주변으로 신호를 전파하고, 반사된 신호를 수신하고, 수신 신호를 분석함으로써 차량의 주변에 존재하는 오브젝트를 검출한다. 전파된 신호가 반사되어 돌아오는 시간을 이용하여 차량 및 오브젝트 간의 거리를 계산하고, 반사 신호가 수신되는 각도 및 반사 신호의 세기를 이용하여 오브젝트의 방향이 결정될 수 있다.
일 측면에 따른, 복수의 안테나들을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 방법은, 상기 복수의 안테나들 중 일부의 안테나들을 선택하는 후보 안테나 패턴들 중 오브젝트의 방향을 결정하기 위한 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계는, 상기 후보 안테나 패턴들 각각에 대해 계산된 메트릭(metric) 값들 중 최대 메트릭 값을 갖는 후보 안테나 패턴을 결정하는 단계, 및 상기 후보 안테나 패턴을 상기 최적의 안테나 패턴으로 설정하는 단계를 포함하고, 메트릭 값은 잡음 전력 대비 타겟 방향에 대한 전력의 값일 수 있다.
상기 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계는, 상기 후보 안테나 패턴들 중 제1 후보 안테나 패턴을 설정하는 단계, 상기 제1 후보 안테나 패턴을 이용하여 M개의 신호들을 수신하는 단계, 상기 M개의 신호들을 복원함으로써 N개의 신호들을 생성하는 단계, 빔포밍(beamforming)을 통해 상기 N개의 신호들에 대한 빔 패턴을 생성하는 계산하는 단계, 상기 빔 패턴에 기초하여 상기 제1 후보 안테나 패턴에 대한 제1 메트릭 값을 계산하는 단계, 및 상기 후보 안테나 패턴들 각각에 대한 메트릭 값이 계산되었는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 후보 안테나 패턴은, N 개의 안테나들의 배열 중 선택된 M개의 안테나들을 포함하는 제1 패턴일 수 있다.
상기 M개의 신호들을 복원함으로써 N개의 신호들을 생성하는 단계는, 압축 센싱(compressed sensing)을 이용하여 상기 M개의 신호들에 기초하여 상기 N개의 신호들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계는, 상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 반사 신호를 수신하는 단계, 상기 반사 신호에 기초하여 계수 벡터를 생성하는 단계, 상기 계수 벡터에 기초하여 오브젝트 검출 구역(object detection region)을 결정하는 단계, 압축 센싱을 이용하여 상기 반사 신호를 복원하는 단계, 및 상기 복원된 반사 신호 및 상기 오브젝트 검출 구역에 기초하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계는, 전송 신호를 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 반사 신호는 상기 전송 신호가 오브젝트에 의해 반사된 신호일 수 있다.
상기 전송 신호는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform), PMCW(Phase Modulated Continuous Waveform) 또는 FSK(Frequency Shift Keying)을 이용하여 변조된 신호일 수 있다.
상기 오브젝트 검출 구역을 결정하는 단계는, 상기 계수 벡터에 기초하여 빔 패턴을 생성하는 단계, 및 상기 빔 패턴에 기초하여 오브젝트 검출 구역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계는, 상기 반사 신호에 기초하여 오브젝트의 거리 및 속도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 계수 벡터에 기초하여 오브젝트 검출 구역을 결정하는 단계는, 상기 결정된 오브젝트의 거리 및 속도에 대응하는 영역을 상기 오브젝트 검출 구역으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기의 최적의 안테나 패턴을 변경하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 최적의 안테나 패턴을 변경하는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 최적의 안테나 패턴에 대해 계산된 메트릭 값을 계산하는 단계, 상기 메트릭 값이 미리 설정된 임계 값 미만인 경우, 상기 최적의 안테나 패턴을 변경하는 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 따른, 오브젝트의 방향을 결정하는 장치는, 오브젝트 방향을 결정하는 프로그램이 기록된 메모리, 및 상기 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램은, 상기 복수의 안테나들 중 일부의 안테나들을 선택하는 후보 안테나 패턴들 중 오브젝트의 방향을 결정하기 위한 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계를 수행한다.
상기 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계는, 상기 후보 안테나 패턴들 각각에 대해 계산된 메트릭(metric) 값들 중 최대 메트릭 값을 갖는 후보 안테나 패턴을 결정하는 단계, 및 상기 후보 안테나 패턴을 상기 최적의 안테나 패턴으로 설정하는 단계를 포함하고, 메트릭 값은 잡음 전력 대비 타겟 방향에 대한 전력의 값일 수 있다.
상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계는, 상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 반사 신호를 수신하는 단계, 상기 반사 신호에 기초하여 계수 벡터를 생성하는 단계, 상기 계수 벡터에 기초하여 오브젝트 검출 구역(object detection region)을 결정하는 단계, 압축 센싱을 이용하여 상기 반사 신호를 복원하는 단계, 및 상기 복원된 반사 신호 및 상기 오브젝트 검출 구역에 기초하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일 예에 따른 안테나를 이용하여 오브젝트를 검출하는 방법을 도시한다.
도 2는 일 예에 따른 FMCW 신호를 이용하여 오브젝트의 거리 및 속도를 검출하는 방법을 도시한다.
도 3 내지 5는 일 예에 따른 오브젝트가 안테나의 정면에 위치한 경우 빔포밍을 통해 생성된 빔 패턴들을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 오브젝트 방향 결정 장치의 구성도이다.
도 7은 일 예에 따른 신호 수신 안테나의 배열을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 오브젝트의 방향을 결정하는 방법을 도시한다.
도 9는 일 예에 따른 최적의 안테나 패턴을 결정하는 방법의 흐름도이다.
도 10은 일 예에 따른 메트릭 값을 계산하는 방법을 도시한다.
도 11은 일 예에 따른 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 방법의 흐름도이다.
도 12는 일 예에 따른 오브젝트 검출 구역을 도시한다.
도 13은 일 예에 따른 최적의 안테나 패턴을 변경하는 방법의 흐름도이다.
도 14는 일 예에 따른 메트릭 값에 기초하여 최적의 안테나 패턴을 변경하는 방법의 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일 예에 따른 안테나를 이용하여 오브젝트를 검출하는 방법을 도시한다.
차량의 주변에 위치하는 오브젝트(110)를 검출하기 위한 방법으로써 신호를 차량의 주변으로 전파하고, 오브젝트(110)에 의해 반사된 신호를 검출하는 방법이 고려될 수 있다. 예를 들어, 차량의 레이더(Radar)(100)는 오브젝트의 검출을 위한 신호를 차량의 주변으로 전파하고, 오브젝트(110)에 의해 반사된 신호로부터 ToF(Time of Flight)를 계산함으로써 차량(100) 및 오브젝트(110) 간의 거리를 계산할 수 있고, 추가적으로 도플러 효과(Doppler effect)를 고려하여 오브젝트(110)의 속도를 계산할 수 있다.
오브젝트(110)로부터 반사된 신호와 노이즈와 같은 다른 신호들을 구분하기 위해 레이더는 변조된 신호(modulated signal)를 차량(100)의 주변으로 전파할 수 있다. 일 측면에 따르면, 변조된 신호는 주파수가 변조된 연속 파형(Frequency Modulated Continuous Waveform: FMCW)일 수 있다. 예를 들어, FMCW의 신호는 79 기가 헤르츠(GHz)를 기준으로 주파수가 변조된 신호일 수 있다. FMCW의 신호의 대역폭(bandwidth: BW)은 77 GHz 내지 81 GHz일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다른 일 측면에 따르면, 변조된 신호는 FSK(Frequency Shift Keying)을 이용하여 변조된 신호일 수 있다. 또 다른 일 측면에 따르면, 변조된 신호는 위상이 변조된 연속 파형(Phase Modulated Continuous Waveform: PMCW)일 수 있다.
79 GHz 대역의 밀리미터파(millimeter wave)가 이용되는 경우 높은 분해능(resolution)이 제공될 수 있다.
예를 들어, 레이더(100)는 신호를 발신하는 전송 안테나들을 포함할 수 있고, 전송 안테나들은 서로 다른 지향각으로 배치되거나, 지향각이 조절되도록 배치 또는 구현될 수 있다. 레이더(100)는 신호를 수신하는 수신 안테나를 포함할 수 있고, 수신 안테나들은 서로 다른 지향각으로 배치되거나, 지향각이 조절되도록 배치 또는 구현될 수 있다.
예를 들어, 반사 신호를 통해 오브젝트(110)가 검출된 경우, 차량은 오브젝트(110)의 정보를 운전자에게 알려줄 수 있다. 다른 예로, 차량은 ADAS(advanced driver assistance systems)을 통해 운전자를 지원할 수 있다. 또 다른 예로, 차량이 자율 주행 차량인 경우, 차량은 오브젝트(110)에 기초하여 차량의 운행 경로를 설정할 수 있다. 예를 들어, 오브젝트(110)의 정보는 오브젝트(110)의 위치, 속력 및 방향을 포함할 수 있다.
아래에서, 도 2 내지 도 14를 참조하여 오브젝트의 위치, 속력 및 방향을 결정하는 방법에 대해 상세히 설명된다.
도 2는 일 예에 따른 FMCW 신호를 이용하여 오브젝트의 거리 및 속도를 검출하는 방법을 도시한다.
단계(210)에서, FMCW 신호인 전송 신호(211)가 레이더를 통해 차량의 주변으로 전파된다. 전송 신호(211)는 선형적으로 주파수가 변조된 신호인, 처프(chirp) 신호일 수 있다. 하나의 처프 신호의 지속 기간(duration)은 Tchirp이다. 전송 신호(211)는 동일한 처프 신호들을 포함할 수 있다.
단계(220)에서, 오브젝트에 의해 반사된 반사 신호(221)가 레이더를 통해 수신된다. 기본적으로, 반사 신호(221)는 레이더와 오브젝트 간의 거리에 해당하는 시간만큼 지연(delay)된 전송 신호(211)와 동일하나, 반사 신호(221)의 진폭(amplitude)은 경로 감쇄(path-loss)에 의해 전송 신호(211)의 진폭 보다 작을 수 있다.
단계(230)에서, 전송 신호(211)를 이용하여 반사 신호(221)를 하향 변환(down conversion)함으로써 기저 대역 주파수를 갖는 비트 신호(beat signal)가 생성될 수 있다. 비트 신호의 주파수 높이(fb)는 레이더와 오브젝트 간의 거리에 비례한다. 비트 신호의 주파수 높이(fb)는 비트 주파수로 명명될 수 있고, 아래의 [수학식 1]의 관계를 갖는다. [수학식 1]에서 C는 빛의 속도, BW는 전송 신호(211)의 주파수 대역, R은 레이더와 오브젝트 간의 거리이다. 예를 들어, 전송 신호(211)의 주파수가 77 내지 81GHz인 경우, BW는 4GHz이다.
Figure 112018051473148-pat00001
비트 신호가 생성된 경우, 비트 주파수(fb)가 결정될 수 있으므로, 레이더와 오브젝트 간의 거리(R)가 계산될 수 있다.
만일에 오브젝트 또는 레이더가 이동하는 경우, 오브젝트의 상태 속력은 반사 신호(221)의 도플러 주파수를 이용하여 계산될 수 있다. 도플러 주파수는 반사 신호(221)의 중심 주파수에 비해 상대적으로 낮으므로, 도플러 주파수는 직접 측정될 수 없고, 수신된 복수 개의 처프 신호들을 이용하여 도플러 주파수의 변화에 따른 위상 변화를 측정함으로써 간접적으로 도플러 주파수가 측정될 수 있다. 아래의 [수학식 2]는 오브젝트의 상대 속도와 도플러 주파수 간의 관계를 나타낸다. [수학식 2]에서 v는 오브젝트의 상대 속도, λ는 전송 신호(211)의 파장(Wavelength)이고, θ는 반사 신호(221)의 입사각이다
Figure 112018051473148-pat00002
단계(240)에서, 처프 신호의 지속 기간 Tchirp에 대응하는 주기 동안 하나의 비트 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)을 수행하는 경우 발생하는 피크(peark) 값의 위치에 기초하여 비트 주파수(fb)가 계산될 수 있다.
단계(250)에서, 2차원 FFT를 통해 오브젝트의 거리 및 속력이 계산된다. 비트 신호에서 도플러 주파수는, 비트 신호들을 동일한 시간 오프셋(offset)으로 설정하고, 2차원 FFT를 통해 최대 피크 값을 검출함으로써 비트 주파수와 동시에 측정될 수 있다. 비트 신호는 오브젝트의 거리 및 상대 속도에 해당하는 거리 축과 도플러 축의 위치에서 높은 값을 갖는 전력(power) 성분을 갖는다. 복수의 비트 신호들에 대해 2차원 FFT를 수행함으로써 획득된 거리-도플러 데이터 중 임계 값 이상의 전력을 갖는 성분을 검출함으로써 오브젝트의 거리 및 속도가 계산될 수 있다.
반사 신호(221)를 수신하는 안테나의 개수가 1개인 경우에는 레이더 및 오브젝트 간의 거리 및 속도가 측정될 수 있으나, 오브젝트의 방향은 측정되지 않는다. 오브젝트의 방향을 측정하기 위해서는 적어도 2개의 안테나들이 요구된다. 동일한 시각에 안테나들에 의해 수신되는 반사 신호들의 위상 차이에 기초하여 오브젝트의 방향이 결정될 수 있다. 아래에서 도 3 내지 도 14를 참조하여, 오브젝트의 방향을 결정하는 방법이 상세히 설명된다.
도 3 내지 5는 일 예에 따른 오브젝트가 안테나의 정면에 위치한 경우 빔포밍을 통해 생성된 빔 패턴들을 도시한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 측정 결과는, 레이더의 안테나들이 모두 동일한 방향으로 지향되어 있고, 오브젝트가 레이더의 정면에 위치하는 실시예에 관한 것이다.
빔포밍은 레이더의 안테나 계수들을 조정함으로써 레이더의 FoV(field of view)를 스캔하는 동작을 의미한다. 안테나 계수는 특정 방향에서 반사 신호가 수신되는 경우, 각각의 안테나에 의해 측정된 전력 값들의 합이 최대가 되도록하는 계수를 의미한다. 예를 들어, 특정 방향에 대한 안테나 계수들은 동일한 시각에 수신된 복수의 반사 신호들의 위상을 동일하게 변조하기 위한 계수일 수 있다.
제1 안테나 배열(300)은 일정한 거리(d)를 갖도록 서로 이격된 N(예를 들어, 64)개의 안테나들을 포함한다. 이격 거리(d)는 λ/2일 수 있다. λ는 전송 신호의 파장일 수 있다. 제1 안테나 배열(300)을 이용하여 빔포밍이 수행될 수 있다. 예를 들어, 빔포밍이 DBF(digital beamforming) 또는 MUSIC(multiple signal classification) 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다. DBF는 방향 측정의 분해능(resolution)이 MUSIC에 비해 상대적으로 낮지만, 계산의 복잡도가 낮다. MUSIC은 방향 측정의 분해능이 DBF에 비해 상대적으로 높지만, 계산의 복잡도가 높다.
빔포밍의 수행 결과로서 빔 패턴이 획득된다. 빔 패턴(310)은 DBF를 이용한 빔포밍의 결과이고, 빔 패턴(320)은 MUSIC을 이용한 빔포밍의 결과이다. 레이더의 정면에 오브젝트가 위치하므로, 빔 패턴들(310, 320)에 따르면 0°에서 가장 높은 전력 값이 나타난다. MUSIC을 이용한 빔패턴(320)의 빔 폭(beam width)이 DBF을 이용한 빔패턴(310)의 빔 폭에 비해 좁기 때문에 MUSIC을 이용하는 경우, 레이더는 서로 가깝게 위치하는 서로 다른 오브젝트들을 더 잘 구분 할 수 있다. 즉, MUSIC가 이용되는 경우, 오브젝트 검출의 분해능이 향상될 수 있다.
제2 안테나 배열(400)은 일정한 거리(d)를 갖도록 서로 이격된 2×N(예를 들어, 128)개의 안테나들을 포함한다. 제2 안테나 배열(400)을 이용하여 수행된 빔포밍의 빔패턴(410)은 빔패턴(310)에 비해 높은 분해능을 갖는다. 레이더의 안테나의 개수가 증가할수록 오브젝트 방향 측정의 분해능도 증가한다. 그러나, 안테나의 개수가 증가할수록 처리해야하는 계산량이 증가하므로, 하드웨어의 측면에서 계산을 위한 프로세서 및 메모리의 비용이 증가할 수 있다.
제3 안테나 배열(500)은 일정한 거리(2Хd)를 갖도록 서로 이격된 N개의 안테나들을 포함한다. 제3 안테나 배열(500)을 이용하여 수행된 빔포밍의 빔패턴(510)은 빔패턴(310)에 비해 높은 분해능을 갖는다. 그러나, 이격 거리(2×d)가 λ/2보다 큰 경우에는 그레이팅 로브(grating lobe)가 발생하기 때문에 FoV가 감소하는 단점이 있다. 제1 안테나 배열(300)에 대한 FoV는 약 -30° 내지 +30°인 반면, 제3 안테나 배열(500)에 대한 FoV는 약 -15° 내지 +15°이다.
안테나의 개수가 많을수록 오브젝트의 방향을 정확하게 계산할 수 있는 장점이 있으나, 계산량이 증가하게 되어 방향 검출 속도가 늦어지는 단점도 있다. 이에 따라, 방향 검출 정확도 및 방향 검출 속도를 모두 고려할 수 있는 방법이 요구된다. 아래에서 도 6 내지 도 14를 참조하여 오브젝트 방향 검출 방법이 상세히 설명된다.
도 6은 일 실시예에 따른 오브젝트 방향 결정 장치의 구성도이다.
오브젝트 방향 결정 장치(600)는 통신부(610), 프로세서(620), 메모리(630) 및 레이더(640)를 포함한다. 오브젝트 방향 결정 장치(600)은 차량에 포함될 수 있다. 예를 들어, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 차량의 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다. 다른 예로, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 차량의 ECU와 연결될 수 있다.
통신부(610)는 프로세서(620), 메모리(630) 및 레이더(640)와 연결되어 데이터를 송수신한다. 통신부(610)는 외부의 다른 장치와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다.
통신부(610)는 오브젝트 방향 결정 장치(600) 내의 회로망(circuitry)으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신부(610)는 내부 버스(internal bus) 및 외부 버스(external bus)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 통신부(610)는 오브젝트 방향 결정 장치(600)와 외부의 장치를 연결하는 요소일 수 있다. 통신부(610)는 인터페이스(interface)일 수 있다. 통신부(610)는 외부의 장치로부터 데이터를 수신하여, 프로세서(620) 및 메모리(630)에 데이터를 전송할 수 있다.
프로세서(620)는 통신부(610)가 수신한 데이터 및 메모리(630)에 저장된 데이터를 처리한다. "프로세서"는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
프로세서(620)는 메모리(예를 들어, 메모리(630))에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(620)에 의해 유발된 인스트럭션들을 실행한다.
메모리(630)는 통신부(610)가 수신한 데이터 및 프로세서(620)가 처리한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리(630)는 프로그램을 저장할 수 있다. 저장되는 프로그램은 오브젝트의 방향을 결정할 수 있도록 코딩되어 프로세서(620)에 의해 실행 가능한 신텍스(syntax)들의 집합일 수 있다.
일 측면에 따르면, 메모리(630)는 하나 이상의 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브 및 광학 디스크 드라이브를 포함할 수 있다.
메모리(630)는 오브젝트 방향 결정 장치(600)를 동작 시키는 명령어 세트(예를 들어, 소프트웨어)를 저장한다. 오브젝트 방향 결정 장치(600)를 동작 시키는 명령어 세트는 프로세서(620)에 의해 실행된다.
레이더(640)는 복수의 안테나들을 포함한다. 예를 들어, 안테나는 신호를 전송 및 수신하는 기능을 모두 수행할 수 있다. 다른 예로, 레이더(640)는 신호를 전송하기 위한 안테나 및 신호를 수신하기 위한 안테나를 포함할 수 있다.
통신부(610), 프로세서(620), 메모리(630) 및 레이더(640)에 대해, 아래에서 도 7 내지 도 14를 참조하여 상세히 설명된다.
도 7은 일 예에 따른 신호 수신 안테나의 배열을 도시한다.
레이더(640)에 포함된 물리적 신호 수신 안테나들의 개수가 N개인 경우, N개의 안테나 신호(채널)들 중 M개의 안테나 신호들을 선택하여 오브젝트 방향 결정에 이용하는 방법이 고려될 수 있다. 압축 센싱(compressed sensing) 알고리즘을 이용하여 안테나 신호들이 복원될 수 있으므로, 채널 개수의 감축에 따른 방향 측정 분해능이 감소하는 문제는 상기의 복원에 의해 해결될 수 있다. 신호를 복원하기 위해 수행되는 계산 에 의해 증가된 계산량을 고려하더라도, 1차적으로 처리되는 채널들의 개수를 감소시키는 것이 전체적인 계산량을 감소시킬 수 있다.
N개의 안테나들에 의해 수신된 N개의 안테나 신호들 중 M개의 안테나 신호들은 안테나 패턴에 의해 결정될 수 있다. 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 안테나 패턴을 이용하여 N개의 안테나 채널들 중 M개의 안테나 채널들로부터 신호들을 수신할 수 있다.
레이더(640)는 신호 수신 안테나의 배열(700)을 포함한다. 신호 수신 안테나의 배열(700)은 물리적인 N개의 안테나들(710), 연결부(connecting unit)(720) 및 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)(730)을 포함한다. 연결부(720)는 설정된 안테나 패턴에 기초하여 M개의 안테나들(710) 중 N개의 안테나들을 RFIC(730)와 연결시킨다. 예를 들어, x0, x5, x6, x8, x9, x11, xN-3, 및 xN-1가 RFIC(730)와 연결될 수 있다.
오브젝트의 방향을 결정하기 위해 설정되는 안테나 패턴은 최적의 성능이 나타나도록 결정될 수 있다. 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 최적의 성능을 나타내는 안테나 패턴을 결정하고, 결정된 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 오브젝트의 방향을 결정하는 방법을 도시한다.
단계(810)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 최적 안테나 패턴을 결정한다. 예를 들어, 미리 설정된 복수의 후보 안테나 패턴들 중 최적의 성능을 타내는 안테나 패턴이 결정될 수 있다. 예를 들어, 후보 안테나 패턴의 성능은 잡음 전력 대비 타겟 방향에 대한 전력의 값을 나타내는 메트릭(metric) 값에 의해 평가될 수 있다. 최적 안테나 패턴을 결정하는 방법에 대해, 도 9 및 10을 참조하여 상세히 설명된다. 타겟 방향은 검출된 오브젝트의 방향일 수 있다.
단계(820)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 결정된 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정한다. 일 측면에 따르면, 감축된 안테나 신호들에 기초하여 1차 스캐닝을 수행함으로써 오브젝트 검출 구역이 결정되고, 오브젝트 검출 구역에 대해 2차 스캐닝을 수행함으로써 보다 정확한 오브젝트의 방향이 결정될 수 있다. 결정된 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 방법에 대해, 아래에서 도 11 및 12를 참조하여 상세히 설명된다.
도 9는 일 예에 따른 최적의 안테나 패턴을 결정하는 방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하여 전술된 단계(810)는 아래의 단계들(910 내지 990)을 포함한다.
단계(910)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 복수의 후보 안테나 패턴들 중 어느 하나의 후보 안테나 패턴(예를 들어, 제1 후보 안테나 패턴)을 신호를 수신할 안테나 패턴으로 설정한다. 예를 들어, 제1 후보 안테나 패턴은 N개의 안테나들의 배열 중 선택된 M 개의 안테나들을 포함하는 제1 패턴이다.
단계(920)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 설정된 제1 후보 안테나 패턴을 이용하여 신호를 수신한다. 예를 들어, 제1 후보 안테나 패턴을 이용하는 경우, M개의 신호들이 수신될 수 있다.
단계(930)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 압축 센싱을 이용하여 신호들을 복원한다. 예를 들어, M개의 신호들을 복원함으로써 N개의 신호들이 생성될 수 있다.
단계(940)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 빔포밍을 통해 복원된 신호들에 대한 빔 패턴을 생성한다. 예를 들어, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 DBF 또는 MUSIC 알고리즘을 이용하여 빔 패턴을 생성할 수 있다.
단계(950)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 빔 패턴에 기초하여 제1 후보 안테나 패턴에 대한 제1 메트릭 값을 계산한다. 메트릭 값에 대해서는 아래의 도 10를 참조하여 상세히 설명된다.
단계(960)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 모든 후보 안테나 패턴들 각각에 대한 메트릭이 계산되었는지 여부를 판단한다. 모든 후보 안테나 패턴들 각각에 대한 메트릭이 계산된 경우, 아래의 단계(970)가 수행되고, 모든 후보 안테나 패턴들 각각에 대한 메트릭이 계산되지 않은 경우, 단계(990)가 수행된다.
단계(990)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 설정된 안테나 패턴을 후보 안테나 패턴들 중 메트릭이 계산되지 않은 후보 안테나 패턴으로 변경한다. 변경된 후보 안테나 패턴을 이용하여 단계들(910 내지 960)이 재수행된다.
단계(970)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 계산된 메트릭 값들 중 최대 메트릭 값을 갖는 후보 안테나 패턴을 결정한다.
단계(980)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 결정된 후보 안테나 패턴을 최적의 안테나 패턴으로 설정한다.
도 10은 일 예에 따른 메트릭 값을 계산하는 방법을 도시한다.
오브젝트 방향 결정 장치(600)는 제1 후보 안테나 패턴을 이용하여 N 개의 안테나 신호들 중 M 개의 안테나 신호들을 수신한다. 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 압축 센싱을 이용하여 수신한 M 개의 안테나 신호들에 기초하여 N 개의 신호들을 생성(또는, 복원)한다.
오브젝트 방향 결정 장치(600)는 N 개의 신호들 각각에 대한 안테나 계수를 이용하여 제1 후보 안테나 패턴에 대한 제1 메트릭 값을 계산한다. 제1 메트릭 값은 잡음 전력 대비 타겟 방향에 대한 전력의 값일 수 있다. 타겟 방향은 빔 패턴에서 측정된 전력이 가장 높은 방향일 수 있다. 다시 말하자면, 제1 메트릭 값은 최대 전력과 최저 전력의 비율일 수 있다.
도 11은 일 예에 따른 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하여 전술된 단계(820)는 아래의 단계들(1110 내지 1160)을 포함한다.
단계(1110)가 수행되기 전에 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 전송 신호를 전송하고, 오브젝트에 의해 전송 신호가 반사될 수 있다.
단계(1110)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 결정된 안테나 패턴을 이용하여 반사 신호(압축된 신호)를 수신한다.
단계(1120)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 반사 신호에 기초하여 오브젝트의 거리 및 속도를 결정한다. 압축된 신호로도 오브젝트의 거리 및 속도가 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하여 전술된 단계들(230 내지 250)을 통해 오브젝트의 거리 및 속도가 결정될 수 있다.
단계(1130)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 반사 신호에 기초하여 계수 벡터를 생성한다.
수신된 반사 신호의 집합이 y={y1, y2, ..., yM-1}으로 정의되고, 복구하고자 하는 신호의 집합이 x={x1, x2, ..., xN-1}으로 정의되는 경우, y 및 x 사이에는 아래의 [수학식 3]의 관계가 성립한다.
Figure 112018051473148-pat00003
[수학식 3]에서
Figure 112018051473148-pat00004
는 N x M 크기의 행렬이고, 아래의 [수학식 4]와 같다.
Figure 112018051473148-pat00005
[수학식 4]의 N x M 크기의 행렬
Figure 112018051473148-pat00006
에서 1과 0은 N개의 안테나들 중에서 반사 신호를 수신하고자 하는 안테나 M개를 선택하는 연결 관계를 나타낸다. 예를 들어, 첫번째 행의 첫번째 열의 요소가 1인 경우, N개의 안테나들 중 첫번째 안테나가 수신한 반사 신호가 선택되었음을 나타낸다. 유사하게, 두번째 행의 네번째 열의 요소가 1인 경우, N개의 안테나들 중 네번째 안테나가 수신한 반사 신호가 선택되었음을 나타낸다.
[수학식 3]을 이용하여 x를 획득하기 위해서는
Figure 112018051473148-pat00007
의 역행렬이 존재해야 한다. 그러나,
Figure 112018051473148-pat00008
는 N x M 크기의 갖는 직사각형 행렬이므로 역행렬이 존재하지 않는다. 따라서, [수학식 3]을 이용하여 x를 획득하기 위해 아래와 같은 연산이 수행된다.
N x N 크기를 갖는 기저 행렬(basis matrix)
Figure 112018051473148-pat00009
을 이용하여 x를 아래의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018051473148-pat00010
[수학식 5]에서,
Figure 112018051473148-pat00011
는
Figure 112018051473148-pat00012
의 i번째 기저 벡터(basis vector)이다. 이에 따라,
Figure 112018051473148-pat00013
는 아래의 [수학식 6]으로 표현된다.
Figure 112018051473148-pat00014
S는 N x 1의 크기를 갖는 계수 벡터(weighting vector)이고, S는 아래의 [수학식 7]로 표현된다.
Figure 112018051473148-pat00015
Figure 112018051473148-pat00016
는 아래의 [수학식 8]과 같은 FFT 변환 벡터로 표현될 수 있다.
Figure 112018051473148-pat00017
만일, S의 성분의 대부분이 0에 가까운 값이고, 특정 성분이 0이 아닌 값을 갖는 희소 벡터(sparse vector)인 경우, y로부터 x를 획득할 수 있다.
Figure 112018051473148-pat00018
를 이용하여 [수학식 3]을 [수학식 9]로 변형할 수 있다.
Figure 112018051473148-pat00019
[수학식 9]에서,
Figure 112018051473148-pat00020
는 M x N 크기를 갖는 행렬이다. S는 [수학식 9]를 이용하여 계산될 수 있다. S는 특정 위치에서 최대 값을 갖고, 나머지 위치에서는 0에 가까운 값을 갖는 벡터이다. 이 경우, S의 최대 값을 갖는 특정 위치는 오브젝트의 방향에 따라 비선형적으로 비례하여 나타난다.
예를 들어, 아래의 도 12의 실시예에서는, 약 127를 나타내는 FFT 인덱스가 특정 위치일 수 있다. 도 12는 오브젝트가 정면(0°)인 실시예에 관한 것이므로, S의 성분들 중 0이 아닌 큰 값을 갖는 성분의 위치(인덱스 127)는 오브젝트의 방향(0°)과 관계가 있음을 알 수 있다.
따라서, x를 획득하지 않더라도, S를 통해 오브젝트의 대략적인 방향이 나타날 수 있다.
단계(1140)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 계수 벡터에 기초하여 오브젝트 검출 구역을 결정한다. 예를 들어, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 계수 벡터에 기초하여 빔 패턴을 생성하고, 빔 패턴에 기초하여 오브젝트 검출 구역을 결정한다.
오브젝트 방향 결정 장치(600)는 아래의 [수학식 10]을 이용하여 S의 성분들 중 0이 아닌 큰 값을 갖는 성분의 위치에 대응하는 방향을 결정할 수 있다.
Figure 112018051473148-pat00021
Figure 112018051473148-pat00022
예를 들어, S가 총 256 개의 성분들을 가지고, FoV가 -15° 내지 +15°인 경우, S의 성분들 중 큰 값을 갖는 성분의 위치가 128번째(중간 위치)인 경우, 오브젝트의 대략적인 방향은 -15° 내지 +15°의 중간인 0°로 결정될 수 있다.
오브젝트의 대략적인 방향을 기준으로 -a° 내지 a°의 범위가 오브젝트 검출 구역으로 결정될 수 있다. a는 미리 설정된 값일 수 있다. 예를 들어, 오브젝트의 대략적인 방향이 0°이고, a가 2인 경우, -2° 내지 2°의 범위가 오브젝트 검출 구역으로 결정될 수 있다.
단계(1150)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 계수 벡터에 기초하여 반사 신호를 복원한다. 예를 들어, 압축 센싱을 이용하여 계수 벡터에 기초하여 반사 신호를 복원한다.
전술된 [수학식 9]에서, 계수 벡터 S가 희소 벡터인 경우, "Minimum l1 norm reconstruction" 최적화 방식을 이용하여 복원된 반사 신호인 x를 획득할 수 있다.
단계(1160)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 복원된 반사 신호 및 오브젝트 검출 구역에 기초하여 오브젝트의 방향을 결정한다. 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 오브젝트 검출 구역에 대해서만 빔포밍을 수행함으로써 빔 패턴을 생성할 수 있다. FoV에 비해 비교적 좁은 구간에 대해서만 빔포밍이 수행됨으로써 필요한 계산량이 감소될 수 있다. 좁은 구간에 대해서만 빔포밍이 수행되므로, 빔포밍의 스캔 간격을 좁게 조정하더라도 계산량이 크게 증가하지 않는다. 빔포밍의 간격이 좁게 조정되었으므로, 결정되는 오브젝트 방향의 정확도는 증가한다.
도 12는 일 예에 따른 오브젝트 검출 구역을 도시한다.
도시된 빔 패턴(1210)은 계수 벡터를 이용하여 생성된 빔 패턴일 수 있다. 계수 벡터는 256 x 1일 수 있고, 획득된 데이터에 대해 FFT를 수행한 후 계수 벡터의 성분은 FFT 인덱스에 대응할 수 있다. 예를 들어, FFT 인덱스는 0 내지 255일 수 있다. 도시된 빔 패턴(1210)에서는 인덱스 127 또는 128에서 최대의 진폭이 발생한다. 인덱스 127 또는 128에 대응하는 오브젝트 방향이 결정되고, 결정된 방향의 주변 방향들이 오브젝트 검출 구역(1210)으로 결정된다. 예를 들어, FoV가 -30° 내지 +30°인 경우, 인덱스 127 또는 128는 0° 부근에 대응할 수 있다. 오브젝트 검출 구역은 0°을 포함하도록 결정될 수 있다.
도 13은 일 예에 따른 최적의 안테나 패턴을 변경하는 방법의 흐름도이다.
아래의 단계(1310)는 도 8을 참조하여 전술된 단계(810)가 수행된 후 수행될 수 있다. 단계(1310)는 단계(820)와 독립적이고, 병렬적으로 수행될 수 있다.
단계(1310)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 최적의 안테나 패턴을 변경하는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 단계(810)는 오브젝트 방향 결정 장치(600)의 동작 개시 시점에서 처음 수행될 수 있고, 미리 설정된 조건이 만족되는 경우 재수행될 수 있다.
최적의 안테나 패턴을 변경하는지 여부를 결정하는 방법에 대해, 아래에서 도 14를 참조하여 상세히 설명된다.
도 14는 일 예에 따른 메트릭 값에 기초하여 최적의 안테나 패턴을 변경하는 방법의 흐름도이다.
도 13을 참조하여 전술된 단계(1310)는 아래의 단계들(1410 및 1420)을 포함할 수 있다.
단계(1410)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 최적의 안테나 패턴에 대해 계산된 메트릭 값을 계산한다. 예를 들어, 최적의 안테나 패턴의 메트릭 값은 주기적으로 계산될 수 있다.
단계(1420)에서, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 계산된 메트릭 값이 미리 설정된 임계 값 이상인지 여부를 판단한다. 메트릭 값이 임계 값 미만인 경우, 최적의 안테나 패턴을 변경하는 것으로 결정할 수 있다.
일 측면에 따르면, 오브젝트 방향 결정 장치(600)는 주기적으로 계산되는 메트릭 값을 임계 값과 계속적으로 비교하고, 메트릭 값이 임계 값 미만인 횟수가 미리 설정된 횟수에 도달하는 경우, 최적의 안테나 패턴을 변경하는 것으로 결정할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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 청구범위의 범위에 속한다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
　이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 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.
600: 오브젝트 방향 결정 장치
610: 통신부
620: 프로세서
630: 메모리
640: 레이더

Claims (17)

  1. 복수의 안테나들을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 방법은,
    상기 복수의 안테나들 중 적어도 두개의 안테나들을 선택하는 후보 안테나 패턴들 중 오브젝트의 방향을 결정하기 위한 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계는,
    상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 반사 신호를 수신하는 단계;
    상기 반사 신호에 기초하여 계수 벡터를 생성하는 단계 - 상기 반사 신호 및 상기 반사 신호의 복원 신호 간의 관계가 상기 복수의 안테나들 중 상기 적어도 두개의 안테나들을 선택하는 형태로 나타내는 선택 행렬을 이용하여 표현되고, 상기 복원 신호가 기저 행렬 및 상기 계수 벡터로 표현되는 경우, 상기 계수 벡터가 상기 반사 신호, 상기 선택 행렬 및 상기 기저 행렬에 기초하여 생성됨 -;
    상기 계수 벡터에 기초하여 오브젝트 검출 구역(object detection region)을 결정하는 단계;
    압축 센싱을 이용하여 상기 반사 신호를 복원하는 단계; 및
    상기 복원된 반사 신호 및 상기 오브젝트 검출 구역에 기초하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계
    를 포함하는,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계는,
    상기 후보 안테나 패턴들 각각에 대해 계산된 메트릭(metric) 값들 중 최대 메트릭 값을 갖는 후보 안테나 패턴을 결정하는 단계; 및
    상기 후보 안테나 패턴을 상기 최적의 안테나 패턴으로 설정하는 단계
    를 포함하고,
    메트릭 값은 잡음 전력 대비 타겟 방향에 대한 전력의 값인,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계는,
    상기 후보 안테나 패턴들 중 제1 후보 안테나 패턴을 설정하는 단계;
    상기 제1 후보 안테나 패턴을 이용하여 M개의 신호들을 수신하는 단계;
    상기 M개의 신호들을 복원함으로써 N개의 신호들을 생성하는 단계;
    빔포밍(beamforming)을 통해 상기 N개의 신호들에 대한 빔 패턴을 생성하는 계산하는 단계;
    상기 빔 패턴에 기초하여 상기 제1 후보 안테나 패턴에 대한 제1 메트릭 값을 계산하는 단계; 및
    상기 후보 안테나 패턴들 각각에 대한 메트릭 값이 계산되었는지 여부를 결정하는 단계
    를 더 포함하는,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 후보 안테나 패턴은,
    N 개의 안테나들의 배열 중 선택된 M개의 안테나들을 포함하는 제1 패턴인,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 M개의 신호들을 복원함으로써 N개의 신호들을 생성하는 단계는,
    압축 센싱(compressed sensing)을 이용하여 상기 M개의 신호들에 기초하여 상기 N개의 신호들을 생성하는 단계
    를 포함하는,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계는,
    전송 신호를 전송하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 반사 신호는 상기 전송 신호가 오브젝트에 의해 반사된 신호인,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전송 신호는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform), PMCW(Phase Modulated Continuous Waveform) 또는 FSK(Frequency Shift Keying)을 이용하여 변조된 신호인,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 오브젝트 검출 구역을 결정하는 단계는,
    상기 계수 벡터에 기초하여 빔 패턴을 생성하는 단계; 및
    상기 빔 패턴에 기초하여 오브젝트 검출 구역을 결정하는 단계
    를 포함하는,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계는,
    상기 반사 신호에 기초하여 오브젝트의 거리 및 속도를 결정하는 단계
    를 더 포함하는,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 계수 벡터에 기초하여 오브젝트 검출 구역을 결정하는 단계는,
    상기 결정된 오브젝트의 거리 및 속도에 대응하는 영역을 상기 오브젝트 검출 구역으로 결정하는 단계
    를 포함하는,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기의 최적의 안테나 패턴을 변경하는지 여부를 결정하는 단계
    를 더 포함하는,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 최적의 안테나 패턴을 변경하는지 여부를 결정하는 단계는,
    상기 최적의 안테나 패턴에 대해 계산된 메트릭 값을 계산하는 단계; 및
    상기 메트릭 값이 미리 설정된 임계 값 미만인 경우, 상기 최적의 안테나 패턴을 변경하는 것으로 결정하는 단계
    를 포함하는,
    오브젝트 방향 결정 방법.
  14. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항, 제5항, 제7항, 제8항, 제9항, 제10항, 제11항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  15. 오브젝트의 방향을 결정하는 장치는,
    오브젝트 방향을 결정하는 프로그램이 기록된 메모리; 및
    상기 프로그램을 수행하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로그램은,
    복수의 안테나들 중 적어도 두개의 안테나들을 선택하는 후보 안테나 패턴들 중 오브젝트의 방향을 결정하기 위한 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계
    를 수행하고,
    상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계는,
    상기 결정된 최적의 안테나 패턴을 이용하여 반사 신호를 수신하는 단계;
    상기 반사 신호에 기초하여 계수 벡터를 생성하는 단계 - 상기 반사 신호 및 상기 반사 신호의 복원 신호 간의 관계가 상기 복수의 안테나들 중 상기 적어도 두개의 안테나들을 선택하는 형태로 나타내는 선택 행렬을 이용하여 표현되고, 상기 복원 신호가 기저 행렬 및 상기 계수 벡터로 표현되는 경우, 상기 계수 벡터가 상기 반사 신호, 상기 선택 행렬 및 상기 기저 행렬에 기초하여 생성됨 -;
    상기 계수 벡터에 기초하여 오브젝트 검출 구역(object detection region)을 결정하는 단계;
    압축 센싱을 이용하여 상기 반사 신호를 복원하는 단계; 및
    상기 복원된 반사 신호 및 상기 오브젝트 검출 구역에 기초하여 오브젝트의 방향을 결정하는 단계
    를 포함하는,
    오브젝트 방향 결정 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 최적의 안테나 패턴을 결정하는 단계는,
    상기 후보 안테나 패턴들 각각에 대해 계산된 메트릭(metric) 값들 중 최대 메트릭 값을 갖는 후보 안테나 패턴을 결정하는 단계; 및
    상기 후보 안테나 패턴을 상기 최적의 안테나 패턴으로 설정하는 단계
    를 포함하고,
    메트릭 값은 잡음 전력 대비 타겟 방향에 대한 전력의 값인,
    오브젝트 방향 결정 장치.
  17. 삭제
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