KR102457747B1 - 레이더 기반 후방 감지 시스템 및 이의 동작 방법 - Google Patents

레이더 기반 후방 감지 시스템 및 이의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 프로세서에 의해 구동되는 후방 감지 시스템의 동작 방법으로서, 조향각을 기초로 차량 후진 경로를 예측하는 단계, 감지 거리 구간별로 상기 차량 후진 경로에 대응하는 레이더 감지 영역을 설정하는 단계, 그리고 차량 후방의 물체 위치가 상기 감지 거리 구간별 레이더 감지 영역에 포함되는 지 판단하여 후방 감지 정보를 출력하는 단계를 포함한다.

Description

레이더 기반 후방 감지 시스템 및 이의 동작 방법{RADAR BASED REAR DETECTION SYSTEM, AND METHOD OF REAR DETECTION THEREOF}
본 개시는 레이더에 관한 것이다.
차량, 특히, 트럭, 광산장비차량, 건설기계차량 등의 대형 차량은 사고가 발생하면 대형사고로 이어지기 쉬우며 사각 지대도 많이 존재한다.
사각 지대 감지를 위해 초음파 시스템과 영상 시스템의 조합이 사용되고 있으나, 영상 시스템은 날씨, 조도, 빛의 방향 등의 주변 환경에 영향을 많이 받는 한계가 있고, 초음파 시스템은 방사각이 좁아 차량 후방을 감지하기 위해 다수의 센서들이 필요하고, 근거리만 감지할 수 있는 한계가 있다.
최근에는 넓은 방사각을 가지고 장거리 감지가 가능한 레이더가 차량 후방 감지에 도입되고 있다. 레이더 장치는 미리 설정되어 고정된 감지 거리 등의 감지 영역에서 감지조건에 해당하는 물체를 감지하고, 알람을 출력한다. 예를 들어, 레이더 장치는 차량이 후진하는 경우 감지 물체가 감지 거리 이내, 감지 폭 이내에 존재하고, 차량에 접근하는 경우, 알람을 출력한다. 하지만, 감지 거리가 짧은 경우, 핸들 조향 시 차량 후진 경로와 감지 영역의 차이가 크지 않으나, 감지 거리가 길어질수록 차량 후진 경로가 고정된 감지 영역을 벗어나서, 레이더 장치는 차량 후진 경로에 위치한 위험 물체를 감지하지 못하고, 후진 차량에 위험이 없는 물체를 감지하여 알람을 출력할 수 있다.
레이더 장치는 차량 후진 경로와 감지 영역의 불일치로 인해, 운전자에게 정확하지 않은 감지 정보를 전달할 우려가 있고, 운전자가 후방 감지에 대해 불신하도록 만드는 문제가 있다.
본 개시는 차량 조향(steering)에 따라 감지 영역을 가변하는 레이더 기반 후방 감지 시스템 및 이의 동작 방법을 제공한다.
한 실시예에 따라 적어도 하나의 프로세서에 의해 구동되는 후방 감지 시스템의 동작 방법으로서, 조향각을 기초로 차량 후진 경로를 예측하는 단계, 감지 거리 구간별로 상기 차량 후진 경로에 대응하는 레이더 감지 영역을 설정하는 단계, 그리고 차량 후방의 물체 위치가 상기 감지 거리 구간별 레이더 감지 영역에 포함되는 지 판단하여 후방 감지 정보를 출력하는 단계를 포함한다.
상기 차량 후진 경로를 예측하는 단계는 상기 조향각, 그리고 차폭 및 차량 길이를 포함하는 차량 크기 정보를 기초로, 왼쪽 바퀴의 후진 경로 및 오른쪽 바퀴의 후진 경로를 예측할 수 있다.
상기 레이더 감지 영역을 설정하는 단계는 상기 차량 후진 경로에 레이더 감지 영역이 설정되도록 상기 감지 거리 구간별 감지 각도 범위를 설정할 수 있다.
상기 레이더 감지 영역을 설정하는 단계는 각 감지 거리 구간에서 상기 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각 그리고, 각 감지 거리 구간에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각의 사이를, 해당 감지 거리 구간의 감지 각도 범위로 설정할 수 있다.
각 감지 거리 구간은 레이더 장치의 거리 분해능을 기초로 구분될 수 있다.
상기 차량 후방의 물체 위치는 상기 차량 후방으로부터 임의 물체가 위치한 거리 및 상기 임의 물체가 위치한 각도를 포함할 수 있다.
상기 후방 감지 정보를 출력하는 단계는 상기 임의 물체가 임의 감지 거리 구간에 위치하고, 상기 임의 물체의 각도가 상기 임의 감지 거리 구간의 감지 각도 범위에 해당하는 경우, 상기 후방 감지 정보를 출력할 수 있다.
상기 차량 후방의 물체 위치는 상기 차량 후방에 부착된 레이더 장치로부터 획득될 수 있다.
한 실시예에 따른 후방 감지 시스템으로서, 레이더 신호를 방사하고, 수신 신호들을 신호 처리하여 물체 위치를 측정하는 레이더 장치, 그리고 조향각을 기초로 차량 후진 경로를 예측하고, 감지 거리 구간별로 상기 차량 후진 경로에 대응하는 레이더 감지 영역을 설정한 후, 상기 레이더 장치로부터 수신한 차량 후방의 물체 위치가 상기 감지 거리 구간별 레이더 감지 영역에 포함되는 지 판단하여 후방 감지 정보를 출력하는 감지 장치를 포함한다.
상기 레이더 장치는 상기 차량 후방으로부터 임의 물체가 위치한 거리 및 상기 임의 물체가 위치한 각도를 포함하는 물체 위치를 측정하는 FMCW(Frequency modulated continuous wave) 레이더 장치일 수 있다.
상기 감지 장치는 상기 조향각, 그리고 차폭 및 차량 길이를 포함하는 차량 크기 정보를 기초로, 왼쪽 바퀴의 후진 경로 및 오른쪽 바퀴의 후진 경로를 예측할 수 있다.
상기 감지 장치는 상기 차량 후진 경로에 레이더 감지 영역이 설정되도록 상기 감지 거리 구간별 감지 각도 범위를 설정할 수 있다.
상기 감지 장치는 각 감지 거리 구간에서 상기 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각 그리고, 각 감지 거리 구간에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각의 사이를, 해당 감지 거리 구간의 감지 각도 범위로 설정할 수 있다.
상기 감지 장치는 상기 레이더 장치의 거리 분해능을 기초로 감지 거리 구간을 구분할 수 있다.
상기 차량 후방의 물체 위치는 상기 차량 후방으로부터 임의 물체가 위치한 거리 및 상기 임의 물체가 위치한 각도를 포함할 수 있다.
상기 감지 장치는 상기 임의 물체가 임의 감지 거리 구간에 위치하고, 상기 임의 물체의 각도가 상기 임의 감지 거리 구간의 감지 각도 범위에 해당하는 경우, 상기 후방 감지 정보를 출력할 수 있다.
한 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서에 의해 구동되는 후방 감지 시스템의 동작 방법으로서, 차량 후진 시 입력된 조향각에 따라 가변하는 레이더 감지 영역을 설정하는 단계, 그리고 상기 레이더 감지 영역에 위치한 물체를 위험 물체로 판단하는 단계를 포함한다.
상기 레이더 감지 영역을 설정하는 단계는 상기 조향각을 기초로 차량 후진 경로를 예측하고, 레이더 장치의 거리 분해능을 기초로 구분된 감지 거리 구간별로, 상기 차량 후진 경로에 대응하는 레이더 감지 영역을 설정할 수 있다.
상기 레이더 감지 영역을 설정하는 단계는 각 감지 거리 구간에서 상기 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각 그리고, 각 감지 거리 구간에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각의 사이를, 해당 감지 거리 구간의 감지 각도 범위로 설정하고, 상기 감지 거리 구간별 감지 각도 범위를 해당 감지 거리 구간의 레이더 감지 영역으로 설정할 수 있다.
상기 위험 물체로 판단하는 단계는 레이더 장치로부터 수신한 차량 후방의 물체 위치와 상기 레이더 감지 영역을 비교해서, 후방 물체가 상기 레이더 감지 영역에 위치하는 경우, 위험 물체로 판단하고, 후방 감지 정보를 출력할 수 있다.
실시예에 따르면, 차량 조향에 따라 레이더 감지 영역을 가변하여, 차량 후진 경로에 위치하는 물체를 정확히 감지할 수 있다.
실시예에 따르면, 운전자에게 신뢰할 만한 후방 감지 정보를 제공할 수 있고, 사고 발생을 줄일 수 있다.
도 1과 도 2는 종래 후방 감지 레이더 시스템의 고정된 감지 영역을 설명하는 도면이다.
도 3은 한 실시예에 따른 레이더 기반 후방 감지 시스템의 구성도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 레이더 장치에서의 물체 위치 측정 방법을 개념적으로 설명하는 도면이다.
도 5는 차량 후진 경로를 예측하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6부터 도 8 각각은 감지 거리 및 조향각에 따라 레이더 감지 영역을 설정하는 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 9는 한 실시예에 따른 레이더 장치의 구성도이다.
도 10은 한 실시예에 따른 송수신 신호 차이를 설명하는 도면이다.
도 11은 한 실시예에 따른 후방 감지 방법의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
설명에서, 도면 부호 및 이름은 설명의 편의를 위해 붙인 것으로서, 장치들이 반드시 도면 부호나 이름으로 한정되는 것은 아니다.
설명에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1과 도 2는 종래 후방 감지 레이더 시스템의 고정된 감지 영역을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 종래 후방 감지 레이더 시스템은 (a), (b), (c)와 같이, 감지 거리 및 감지 폭의 감지 영역을 미리 설정하고, 설정된 감지 영역에서 물체를 감지하면 알람을 출력한다.
도 2를 참고하면, 감지 거리가 차량 근처라면, 차량 조향 시 차량 후진 경로와 감지 영역의 차이가 크지 않다. 하지만, 차량으로부터의 감지 거리가 멀어질수록 차량 후진 경로가 감지 영역을 벗어나게 된다. 따라서, 종래 후방 감지 레이더 시스템은 차량 후진 경로에 위치한 위험 물체를 감지하지 못해 필요한 알람을 출력하지 못할 수 있다. 또한, 종래 후방 감지 레이더 시스템은 차량 후방에 있으나, 차량 후진 경로에 위치하지 않은 미위험 물체를 위험 물체로 감지하여 불필요한 알람을 출력할 수 있다.
이처럼, 종래 후방 감지 레이더 시스템은 차량 후진 경로와 감지 영역의 불일치로 인해, 운전자에게 정확하지 않은 감지 정보를 전달할 우려가 있고, 운전자가 후방 감지에 대해 불신하도록 만드는 문제가 있다. 다음에서, 이를 해결한 후방 감지 레이더 시스템에 대해서 설명한다.
도 3은 한 실시예에 따른 레이더 기반 후방 감지 시스템의 구성도이고, 도 4는 한 실시예에 따른 레이더 장치에서의 물체 위치 측정 방법을 개념적으로 설명하는 도면이고, 도 5는 차량 후진 경로를 예측하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3을 참고하면, 레이더 기반 후방 감지 시스템(간단히, 후방 감지 시스템이라고 한다)(100)은 차량 후진 경로와 레이더 감지 영역을 맞추기 위해, 차량 조향(steering)에 따라 레이더 감지 영역을 가변하고, 레이더 감지 영역에 위치한 물체를 위험 물체로 판단한다. 이를 통해, 후방 감지 시스템(100)은 차량 후진 경로에 위치하는 물체를 감지하고, 신뢰할 만한 후방 감지 정보(예를 들면, 알람)를 제공할 수 있다.
후방 감지 시스템(100)은 레이더 장치(200), 그리고 조향각 기반으로 후방 감지를 수행하는 감지 장치(300)를 포함할 수 있다. 레이더 장치(200)은 차량 후방의 중앙에 탑재된다고 가정한다. 레이더 장치(200) 및 감지 장치(300)는 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작한다. 레이더 장치(200)와 감지 장치(300)는 일체형으로 제작되어 차량 후방에 부착될 수 있다. 또는 레이더 장치(200)는 차량 후방에 부착되고, 감지 장치(300)는 레이더 장치(200)와 네트워크를 통해 연동하도록 구현될 수 있다.
레이더 장치(200)은 레이더 신호를 방사하고, 수신 신호(Quadrature, In-phase)를 신호 처리하여 물체와의 거리(물체 거리)를 측정할 수 있다. 레이더 장치(200)은 FMCW(Frequency modulated continuous wave) 레이더 장치일 수 있다. FMCW 레이더 장치는 송신 주파수를 정해진 대역폭만큼 변조하여 전송하고, 수신 신호로부터 물체의 거리, 속도, 이동 방향을 측정할 수 있다.
다중 수신 안테나들로 구성된 레이더 장치(200)은 수신 채널 간의 위상차(phase difference)를 기초로 물체가 위치한 각도(물체 각도) O를 측정할 수 있다. 도 4를 참고하면, 레이더의 기준 각도에서 O만큼 벗어난 위치에 물체가 있는 경우, 안테나1에서 수신되는 신호의 위상이 지연되어 다른 안테나2와 위상차가 발생한다. 따라서, 물체 각도 O는 수학식 1과 같이, 안테나간 거리 d와 위상차를 이용해서 계산될 수 있다.
Figure 112022056170243-pat00001
레이더 장치(200)은 수신 채널별로 메모리 버퍼에 수신 신호를 저장하고, 두번의 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 물체의 거리 및 속도를 계산할 수 있다. 또한, 레이더 장치(200)은 수신 채널별로 수신 신호의 위상을 계산 및 비교하여, 물체의 각도를 계산할 수 있다.
설명에서, 레이더 장치(200)은 SIMO(single-input multiple-output)로 구성된다고 가정하나, MISO(multiple-input single-output) 또는 MIMO(multiple-input multiple-output)으로 구성될 수 있다.
감지 장치(300)는 차량 후진 시, 조향각에 따른 차량 후진 경로에 레이더 감지 영역이 위치하도록 레이더 감지 영역을 가변하고, 레이더 감지 영역에 위치한 물체를 위험 물체로 판단해서 후방 감지 정보(예를 들면, 알람)를 출력할 수 있다. 이를 위해, 감지 장치(300)는 차량 후진 경로 계산을 위한 차량 크기 정보, 예를 들면, 차폭 및 차량 길이를 입력받거나 저장한다. 감지 장치(300)는 차량이 후진하는 경우, 차량의 조향각을 입력받는다. 감지 장치(300)는 레이더 장치(200)으로부터 차량 후방의 물체 위치(물체 거리 및 물체 각도)를 입력받는다.
먼저, 감지 장치(300)는 조향각 α 및 차량 크기 정보(차폭 W 및 차량 길이 L)를 기초로 차량 후진 경로를 예측할 수 있다. 감지 장치(300)는 도 5와 같이, 조향각 α, 차폭 W, 차량 길이 L을 기초로, 회전하는 왼쪽 바퀴의 후진 경로를 수학식 2와 같이 예측하고, 회전하는 오른쪽 바퀴의 후진 경로를 수학식 3과 같이 예측할 수 있다.
Figure 112022056170243-pat00002
Figure 112022056170243-pat00003
감지 장치(300)는 레이더 장치(200)의 거리 분해능을 기초로 감지 거리를 구분할 수 있다. 예를 들어, 레이더 장치(200)의 대역폭이 150MHz인 경우, 거리 분해능은 1m(=빛의속도/2*대역폭)일 수 있다. 이 경우, 감지 거리 구간 1(zone1)은 차량으로부터 1m까지의 구간, 감지 거리2(zone2)는 차량으로부터 1m와 2m 사이 구간과 같이, 거리 분해능 단위로 감지 거리 구간이 설정될 수 있다.
감지 장치(300)는 차량 후진 경로에 레이더 감지 영역이 설정되도록 감지 거리 구간별 감지 각도 범위를 설정할 수 있다. 따라서, 레이더 감지 영역은 감지 거리 및 감지 각도 범위로 정의될 수 있고, 감지 거리 및 조향각에 따라 가변된다. 감지 각도 범위는 좌우 각도 임계값으로 정의될 수 있다.
감지 장치(300)는 레이더 감지 영역과 물체 위치를 비교하고, 레이더 감지 영역에 물체가 위치한 경우, 후방 감지 정보(예를 들면, 알람)을 출력할 수 있다. 감지 장치(300)는 움직이는 물체의 경우, 속도 및 이동 방향 등의 이동 정보를 더 고려하여, 움직이는 물체의 예상 위치와 레이더 감지 영역을 비교할 수 있다.
도 6부터 도 8 각각은 감지 거리 및 조향각에 따라 레이더 감지 영역을 설정하는 방법을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 6부터 도 8을 참고하면, 후방 감지 시스템(100)은 조향각 및 차량 크기 정보를 기초로 왼쪽 바퀴 및 오른쪽 바퀴의 차량 후진 경로를 예측하고, 차량 후진 경로에 레이더 감지 영역이 설정되도록 감지 거리 구간별 감지 각도 범위를 설정할 수 있다.
후방 감지 시스템(100)은 각 감지 거리 구간에서 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(O_left) 그리고, 각 감지 거리 구간에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(O_right)을 계산하고, 이를 감지 거리 구간별 감지 각도 범위로 설정할 수 있다. 감지 거리 구간별 감지 각도 범위에 의해 감지 거리 구간별 레이더 감지 영역이 설정된다. 후방 감지 시스템(100)은 감지 거리 구간별 감지 각도 범위에 약간의 마진을 더해 감지 거리 구간별 레이더 감지 영역을 설정할 수 있다.
도 6을 참고하면, 후방 감지 시스템(100)은 감지 거리 구간1에서 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(θ1_left) 그리고, 감지 거리 구간1에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(θ1_right)을 계산하고, 감지 거리 구간1에서 θ1_left와 θ1_right 사이의 영역을 감지 거리 구간1의 레이더 감지 영역으로 설정할 수 있다.
만약, 레이더 장치(200)에서 측정된 차량 후방의 물체 위치를 기초로, 물체가 감지 거리 구간1에 위치하고, 물체 각도 θ가 감지 거리 구간1의 레이더 감지 영역(θ1_left와 θ1_right 사이)에 포함된다면, 후방 감지 시스템(100)은 물체를 위험 물체로 판단하고, 알람 등의 후방 감지 정보를 출력할 수 있다.
도 7을 참고하면, 후방 감지 시스템(100)은 감지 거리 구간2에서 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(θ2_left) 그리고, 감지 거리 구간2에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(θ2_right)을 계산하고, 감지 거리 구간2에서 θ2_left와 θ2_right 사이의 영역을 감지 거리 구간2의 레이더 감지 영역으로 설정할 수 있다
만약, 레이더 장치(200)에서 측정된 차량 후방의 물체 위치를 기초로, 물체가 감지 거리 구간2에 위치하고, 물체 각도 θ가 감지 거리 구간2의 레이더 감지 영역(θ2_left와 θ2_right 사이)에 포함된다면, 후방 감지 시스템(100)은 물체를 위험 물체로 판단하고, 알람 등의 후방 감지 정보를 출력할 수 있다.
도 8을 참고하면, 후방 감지 시스템(100)은 감지 거리 구간7에서 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(θ7_left) 그리고, 감지 거리 구간7에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(θ7_right)을 계산하고, 감지 거리 구간7에서 θ7_left와 θ7_right 사이의 영역을 감지 거리 구간7의 레이더 감지 영역으로 설정할 수 있다
만약, 레이더 장치(200)에서 측정된 차량 후방의 물체 위치를 기초로, 물체가 감지 거리 구간7에 위치하고, 물체 각도 θ가 감지 거리 구간7의 레이더 감지 영역(θ7_left와 θ7_right 사이)에 포함된다면, 후방 감지 시스템(100)은 물체를 위험 물체로 판단하고, 알람 등의 후방 감지 정보를 출력할 수 있다.
이렇게, 후방 감지 시스템(100)은 조향각에 따른 차량 후진 경로에 맞춰 레이더 감지 영역을 설정하므로, 차량 후방에 존재하지만 차량 후진 경로 밖의 물체를 위험 물체로 미감지할 수 있고, 차량 후방에서 벗어난 위치에 존재하지만 차량 후진 경로 상의 물체를 위험 물체로 감지할 수 있다.
후방 감지 시스템(100)은 표 1과 같이, 조향각 및 차량 크기 정보를 기초로 왼쪽 바퀴 및 오른쪽 바퀴의 감지 거리 구간별 차량 후진 경로(좌표)를 계산하고, 차량 후진 경로에 레이더 감지 영역을 설정하기 위해 감지 거리 구간별 감지 각도 범위를 계산할 수 있다.
거리 감지 구간 왼쪽 바퀴 좌표 오른쪽 바퀴 좌표 θ_left θ_right
Zone1 XL1 XR1 θ1_left θ1_right
Zone2 XL2 XR2 θ2_left θ2_right
Zone3 XL3 XR3 θ3_left θ3_right
Zone4 XL4 XR4 θ4_left θ4_right
Zone5 XL5 XR5 θ5_left θ5_right
Zone6 XL6 XR6 θ6_left θ6_right
Zone7 XL7 XR7 θ7_left θ7_right
도 9는 한 실시예에 따른 레이더 장치의 구성도이고, 도 10은 한 실시예에 따른 송수신 신호 차이를 설명하는 도면이다.
도 9를 참고하면, 레이더 장치(200)은 레이더 프로세서(210), VCO(Voltage Controlled Oscillator)(220), 증폭기(power amplifier)(230), 적어도 하나의 송신 안테나(240)를 포함할 수 있다. 레이더 프로세서(210)는 신호 처리 프로세서로서, 예를 들면, MCU, DSP, FPGA로 구현될 수 있다. 이외에도, 레이더 프로세서(210)는, CPU, MPU, GPU, MICOM, ASIC 등으로도 구현될 수 있다.
레이더 장치(200)의 수신부는 복수의 수신 안테나들(250-1, …, 250-n), 복수의 저잡음 증폭기들(Low Noise Amplifier, LNA)(260-1, …, 260-n), 각 수신 채널의 IF 신호(In-Phase 신호 및 Quadrature 신호)를 출력하는 믹서(270-1-Q 및 270-1-I, …, 270-n-Q 및 270-n-I), 각 수신 채널에서 출력된 In-Phase 신호 및 Quadrature 신호를 디지털로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter)(280-1-Q 및 280-1-I, …, 280-n-Q 및 280-n-I)를 포함할 수 있다. ADC들에서 디지털로 변환된 In-Phase 신호 및 Quadrature 신호는 레이더 프로세서(210)로 입력된다.
레이더 프로세서(210)는 수신 채널별 In-Phase 신호 및 Quadrature 신호를 입력받고, 입력 신호를 FFT 연산하여 임계치(노이즈)를 구하고, 임계치 이상의 신호부터 거리 등을 계산할 수 있다.
도 10을 참고하면, 레이더 장치(200)의 송신 안테나(240)는 송신 신호(10)를 전송한다. 송신 신호 xT(t)는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다. 송신 신호 xT(t)를 푸리에 변환한 fT(t)는 수학식 5와 같고,
Figure 112022056170243-pat00004
는 수학식 6과 같다.
Figure 112022056170243-pat00005
Figure 112022056170243-pat00006
Figure 112022056170243-pat00007
수학식 4에서, fc는 캐리어 주파수이고, B는 대역폭(Hz)이고, Tc는 송신 변조 시간(s)(chirp duration)이다.
레이더 장치(200)의 각 수신 안테나는 수신 신호(20)를 수신한다. 각 채널의 수신 신호 xR(t)는 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112022056170243-pat00008
수학식 5에서, α는 각 채널의 경로 손실(path loss)이고, td는 시간 지연이다. R은 레이더와 객체 사이의 거리이고, c는 빛의 속도이다. phase i는 i번째 채널의 위상 지연이다.
레이더 장치(200)에서 각 채널의 믹서를 통과한 IF(Intermediate Frequency) 신호는 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112022056170243-pat00009
Figure 112022056170243-pat00010
수학식 6에서,
Figure 112022056170243-pat00011
는
Figure 112022056170243-pat00012
이고 비트 주파수(beat frequency)이다. 수학식 6에서,
Figure 112022056170243-pat00013
는 위상 오프셋(phase offset)(
Figure 112022056170243-pat00014
)이다.
따라서, 레이더 장치(200)은 각 채널의 수신 신호 위상 오프셋을 기초로, 채널간 위상차를 계산할 수 있으므로, 도 4에서 설명한 바와 같이, 안테나간 거리 d와 위상차를 이용해서 물체 각도를 계산할 수 있다.
도 11은 한 실시예에 따른 후방 감지 방법의 흐름도이다.
도 11을 참고하면, 후방 감지 시스템(100)은 조향각을 기초로 차량 후진 경로를 예측한다(S110). 후방 감지 시스템(100)은 알고 있는 차량 크기 정보(차폭 및 차량 길이)와 입력된 조향각을 이용하여 왼쪽 바퀴 및 오른쪽 바퀴의 차량 후진 경로를 예측할 수 있다.
후방 감지 시스템(100)은 감지 거리 구간별로 차량 후진 경로에 대응하는 레이더 감지 영역을 설정한다(S120). 후방 감지 시스템(100)은 차량 후진 경로에 레이더 감지 영역이 설정되도록 감지 거리 구간별 감지 각도 범위를 설정할 수 있다. 레이더 감지 영역은 감지 거리 및 감지 각도 범위로 정의될 수 있고, 감지 거리 및 조향각에 따라 가변된다. 감지 각도 범위는 좌우 각도 임계값으로 정의될 수 있다. 후방 감지 시스템(100)은 각 감지 거리 구간에서 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(O_left) 그리고, 각 감지 거리 구간에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각(O_right)의 사이를 감지 각도 범위로 설정할 수 있다. 레이더 감지 영역은 감지 거리 구간별 감지 각도 범위에 약간의 마진이 더해질 수 있다. 감지 거리 구간은 레이더 장치(200)의 거리 분해능을 기초로 구분될 수 있다.
후방 감지 시스템(100)은 레이더 장치를 통해 차량 후방의 물체 위치를 획득한다(S130). 물체 위치는 차량 후방으로부터 물체가 위치한 거리 및 물체가 위치한 각도를 포함할 수 있고, 움직이는 물체라면 물체의 속도를 기초로 계산된 예상 움직임 위치일 수 있다.
후방 감지 시스템(100)은 후방의 물체 위치를 기초로, 물체가 감지 거리 구간별 레이더 감지 영역에 포함되는지 판단해서 알람 등의 후방 감지 정보를 출력한다(S140). 물체를 위험 물체로 감지하는 레이더 감지 영역은 감지 거리 구간별로 정해진 감지 각도 범위에 따라 가변될 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따르면, 차량 조향에 따라 레이더 감지 영역을 가변하여, 차량 후진 경로에 위치하는 물체를 정확히 감지할 수 있다.
실시예에 따르면, 운전자에게 신뢰할 만한 후방 감지 정보를 제공할 수 있고, 사고 발생을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 본 개시의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 개시의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 개시의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 개시의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 개시의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 프로세서에 의해 구동되는 후방 감지 시스템의 동작 방법으로서,
    조향각을 기초로 차량 후진 경로를 예측하는 단계,
    차량 후방의 감지 거리 구간별로, 레이더 장치와 상기 차량 후진 경로가 이루는 감지 각도 범위를 계산해서, 상기 감지 거리 구간별로 상기 차량 후진 경로에 대응하는 레이더 감지 영역을 설정하는 단계,
    상기 레이더 장치를 통해 차량 후방의 임의 물체가 위치한 거리 및 상기 임의 물체가 위치한 각도를 포함하는 물체 위치를 획득하는 단계, 그리고
    상기 물체 위치가 상기 감지 거리 구간별 레이더 감지 영역에 포함되는지 판단하여 후방 감지 정보를 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 감지 거리 구간별 감지 각도 범위는 감지 거리 구간마다 다른 값으로 설정되는 동작 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 차량 후진 경로를 예측하는 단계는
    상기 조향각, 그리고 차폭 및 차량 길이를 포함하는 차량 크기 정보를 기초로, 왼쪽 바퀴의 후진 경로 및 오른쪽 바퀴의 후진 경로를 예측하는, 동작 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 레이더 감지 영역을 설정하는 단계는
    각 감지 거리 구간에서 상기 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각 그리고, 각 감지 거리 구간에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각의 사이를, 해당 감지 거리 구간의 감지 각도 범위로 설정하는, 동작 방법.
  5. 제1항에서,
    각 감지 거리 구간은 레이더 장치의 거리 분해능을 기초로 구분되는, 동작 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 후방 감지 정보를 출력하는 단계는
    상기 임의 물체가 임의 감지 거리 구간에 위치하고, 상기 임의 물체의 각도가 상기 임의 감지 거리 구간의 감지 각도 범위에 해당하는 경우, 상기 후방 감지 정보를 출력하는, 동작 방법.
  8. 삭제
  9. 레이더 신호를 방사하고, 수신 신호들을 신호 처리하여 차량 후방의 임의 물체가 위치한 거리 및 상기 임의 물체가 위치한 각도를 포함하는 물체 위치를 측정하는 레이더 장치, 그리고
    조향각을 기초로 차량 후진 경로를 예측하고, 차량 후방의 감지 거리 구간별로, 레이더 장치와 상기 차량 후진 경로가 이루는 감지 각도 범위를 계산해서, 상기 감지 거리 구간별로 상기 차량 후진 경로에 대응하는 레이더 감지 영역을 설정한 후, 상기 레이더 장치로부터 수신한 차량 후방의 물체 위치가 상기 감지 거리 구간별 레이더 감지 영역에 포함되는 지 판단하여 후방 감지 정보를 출력하는 감지 장치
    를 포함하며,
    상기 감지 거리 구간별 감지 각도 범위는 감지 거리 구간마다 다른 값으로 설정되는, 후방 감지 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 레이더 장치는
    FMCW(Frequency modulated continuous wave) 레이더 장치인, 후방 감지 시스템.
  11. 제9항에서,
    상기 감지 장치는
    상기 조향각, 그리고 차폭 및 차량 길이를 포함하는 차량 크기 정보를 기초로, 왼쪽 바퀴의 후진 경로 및 오른쪽 바퀴의 후진 경로를 예측하는, 후방 감지 시스템.
  12. 삭제
  13. 제9항에서,
    상기 감지 장치는
    각 감지 거리 구간에서 상기 조향각에 의해 왼쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각 그리고, 각 감지 거리 구간에서 조향각에 의해 오른쪽 바퀴가 레이더 장치 중앙과 이루는 각의 사이를, 해당 감지 거리 구간의 감지 각도 범위로 설정하는, 후방 감지 시스템.
  14. 제9항에서,
    상기 감지 장치는
    상기 레이더 장치의 거리 분해능을 기초로 감지 거리 구간을 구분하는, 후방 감지 시스템.
  15. 삭제
  16. 제9항에서,
    상기 감지 장치는
    상기 임의 물체가 임의 감지 거리 구간에 위치하고, 상기 임의 물체의 각도가 상기 임의 감지 거리 구간의 감지 각도 범위에 해당하는 경우, 상기 후방 감지 정보를 출력하는, 후방 감지 시스템.

  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19980067828A (ko) * 1997-02-12 1998-10-15 김영환 차량의 원,중,근 모드에 따른 검지 거리 및 거리 분해능 가변장치
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KR20200140979A (ko) * 2019-06-07 2020-12-17 주식회사 만도 차량 제어 방법, 차량 제어 장치, 이를 포함하는 차량 제어 시스템

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