KR102490396B1 - 레이더 센서 및 이의 물체 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 레이더 센서는 레이더 신호를 송신하는 송신 안테나; 물체에서 반사된 상기 레이더 신호의 반사 신호를 수신하는 수신 안테나; 상기 수신 안테나를 통해 수신된 반사 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 변환부; 및 상기 변환부를 통해 변환된 주파수 영역의 신호를 토대로, 현재 프레임 내에서 기준 값 이상의 신호 세기를 가지는 영역을 검출하고, 상기 검출된 영역에 존재하는 상기 물체의 종류를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 복수의 이전 프레임 내에서 상기 검출된 영역의 신호 세기를 확인하고, 상기 확인된 신호 세기의 변화 패턴을 검출하고, 상기 검출한 변화 패턴을 기준으로 상기 물체의 종류를 식별한다.

Description

레이더 센서 및 이의 물체 검출 방법{RADAR SENSOR AND METHOD OF DETECTING OBJECT}

본 발명은 레이더 센서에 관한 것으로, 특히 정지 인체와 일반 사물을 구분하여 검출할 수 있는 레이더 센서 및 이의 물체 검출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 레이더 장치는 다양한 기술 분야에 적용되고 있다. 이때 레이더 장치는 차량에 탑재되어, 차량의 이동성을 향상시키고 있다. 즉 레이더 장치는 전자기파를 통해 차량의 주변환경에 대한 정보를 탐지한다. 이를 통해, 차량의 이동에 해당 정보가 이용됨에 따라, 차량 이동성의 효율이 향상될 수 있다. 이러한 레이더 장치는 복수 개의 송신 채널들을 사용하여, 전자기파를 출력한다. 이를 위해, 레이더 장치는 송신 채널들을 각각 지원하는 복수 개의 송신 모듈들을 구비해야 한다.

한편, 종래의 레이더 장치의 경우, 이동 인체나 사물에 대한 감지능은 높은 반면에, 정지 인체에 대한 감지능은 현저히 떨어지게 된다. 이는, 상기 인체가 정지해있는 경우, 주위에 있는 일반 사물들의 신호와 상기 정지 인체에 대한 신호가 혼합되어 레이더 장치에서 수신하기 때문에, 이에 따른 정지 인체와 일반 사물의 구분은 매우 어렵다.

이를 위해, 종래에는 영상 데이터의 분석에 의해 정지 인체를 검출하는 방법을 사용하고 있다. 이때, 이와 같은 방법은 실외를 감시하는 카메라의 경우 바람, 나무의 흔들림 등 자연현상이나 자체 움직임에 의하여 물체 검출의 정확도가 떨어지는 단점이 있다.

또한, PIR 센서 및 듀얼(Dual) 센서 등을 이용하여 정지 인체를 검출하는 방법은 센서의 주변 환경에 따른 오작동이 빈발하는 단점이 있다.

또한, 레이더 센서를 이용하여 물체를 검출하는 방법은 물체의 위치와 같은 공간적인 정보는 알 수 있으나 정지 인체와 일반 사물을 구체적으로 식별하는 것이 불가능하다는 단점이 있다.

본 발명에 따른 실시 예에서는 정지 인체와 이동 인체, 그리고 일반 사물에 대한 정확한 구분이 가능한 레이더 센서 및 이의 물체 검출 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 고속 푸리에 변환(FFT)을 통해 획득한 데이터를 이용하여 인체 영역과 상기 인체를 제외한 사물 영역으로 구분하고, 상기 구분된 영역별로 서로 다른 알고리즘을 적용하여 물체 검출을 진행할 수 있도록 한 레이더 센서 및 이의 물체 검출 방법을 제공하고자 한다.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이더 센서는 레이더 신호를 송신하는 송신 안테나; 물체에서 반사된 상기 레이더 신호의 반사 신호를 수신하는 수신 안테나; 상기 수신 안테나를 통해 수신된 반사 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 변환부; 및 상기 변환부를 통해 변환된 주파수 영역의 신호를 토대로, 현재 프레임 내에서 기준 값 이상의 신호 세기를 가지는 영역을 검출하고, 상기 검출된 영역에 존재하는 상기 물체의 종류를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 복수의 이전 프레임 내에서 상기 검출된 영역의 신호 세기를 확인하고, 상기 확인된 신호 세기의 변화 패턴을 검출하고, 상기 검출한 변화 패턴을 기준으로 상기 물체의 종류를 식별한다.

또한, 상기 변화 패턴은, 프레임별 신호 세기의 차이 정도를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 영역의 프레임별 신호 세기의 차이가 기설정된 값보다 크면, 상기 물체의 종류를 정지 인체로 판단한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 이전 프레임 내에서 상기 영역의 신호 세기가 상기 기준 값을 기준으로 증가 및 감소를 반복적으로 하면, 상기 물체를 정지 인체로 식별한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 이전 프레임 내에서 상기 영역의 신호 세기와 현재 프레임에서의 상기 영역의 신호 세기의 차이가 기설정된 값 이하이면, 상기 물체를 인체를 제외한 사물로 판단한다.

또한, 상기 변환부를 통해 변환된 신호를 기준으로 상기 물체와의 거리를 추정하는 추정부를 더 포함한다.

또한, 상기 추정부는, 상기 정지 인체의 거리를 추정하는 제 1 추정부와, 상기 사물의 거리를 추정하는 제 2 추정부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 변환된 신호 내에 상기 정지 인체 및 상기 사물이 모두 존재하면, 상기 정지 인체에 대한 주파수 영역의 신호를 상기 제 1 추정부로 출력하고, 상기 사물에 대한 주파수 영역의 신호를 상기 제 2 추정부로 출력한다.

또한, 상기 제 1 추정부는, 제 1 칼만 필터 알고리즘을 통해 상기 정지 인체의 거리를 추정하고, 상기 제 2 추정부는, 제 2 칼만 필터 알고리즘을 통해 상기 사물의 거리를 추정하며, 상기 제 1 칼만 필터 알고리즘에 적용되는 파라미터는, 상기 제 2 칼만 필터 알고리즘에 적용되는 파라미터와 다른 값을 가진다.

한편, 실시 예에 따른 레이더 센서의 물체 검출 방법은 물체에서 반사된 레이더 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 주파수 영역의 신호를 토대로, 현재 프레임 내에서 기준 값 이상의 신호 세기를 가지는 영역을 검출하는 단계; 복수의 이전 프레임 내에서 상기 검출된 영역에 대한 신호 세기를 확인하는 단계; 상기 현재 프레임과 상기 복수의 이전 프레임 내에서, 상기 영역에 대한 신호 세기의 변화 패턴을 검출하는 단계; 상기 검출한 변화 패턴을 기준으로 상기 물체의 종류를 식별하는 단계를 포함하고, 상기 식별하는 단계는, 상기 복수의 이전 프레임 내에서 상기 영역의 신호 세기가 상기 기준 값을 기준으로 증가 및 감소를 반복적으로 하면, 상기 물체를 정지 인체로 식별하는 단계와, 상기 복수의 이전 프레임 내에서 상기 영역의 신호 세기와 현재 프레임에서의 상기 영역의 신호 세기의 차이가 기설정된 값 이하이면, 상기 물체를 인체를 제외한 사물로 판단한다.

또한, 상기 정지 인체로 식별된 주파수 영역의 신호에 대해, 제 1 칼만 필터 알고리즘을 적용하여 상기 정지 인체의 거리를 추정하는 단계; 및 상기 제 2 칼만 필터 알고리즘을 통해 상기 사물의 거리를 추정하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 칼만 필터 알고리즘에 적용되는 파라미터는, 상기 제 2 칼만 필터 알고리즘에 적용되는 파라미터와 다른 값을 가진다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 수신신호 세기의 변동성을 가지고 정지 인체와 일반 사물을 구분할 수 있으며, 이에 따른 정지 인체를 감지하기 위하여 수신신호 세기의 기준 값을 낮춤에 따른 오류 경보(False Alarm)를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 정지 인체에 대한 지속적인 감지가 가능하여, 오류 경보 없이 정지 인체를 정확히 감지하기 위한 센서 추가 구축이 불필요하며, 이에 따른 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 수신신호를 특성을 이용하여 인체의 구분이 가능하며, 이에 따라 인체 구분이 필요한 다양한 애플리케이션에 활용 가능할 뿐 아니라, 인체의 특성을 이용한 예측 필터의 설계 및 적용이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 예측 필터를 이용한 정지 인체와 이동 인체 사이의 감지가 가능함으로써, 이동 인체의 감지율을 향상시킬 수 있으며, 일반 사물과 인체 사이의 구분이 가능하여 오류 경보의 발생을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 센서의 내부 구성을 도시하는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 제어부의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 주파수 영역으로 변환된 신호를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 주파수 영역으로 변환된 신호를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 센서의 물체 검출 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.

본 명세서에서 기술되는 차량은, 자동차, 오토바이를 포함하는 개념일 수 있다. 이하에서는, 차량에 대해 자동차를 위주로 기술한다.

본 명세서에서 기술되는 차량은, 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량 등을 모두 포함하는 개념일 수 있다.

이하의 설명에서 차량의 좌측은 차량의 주행 방향의 좌측을 의미하고, 차량의 우측은 차량의 주행 방향의 우측을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 차량용 레이더 장치(100)는 케이스(110), 커넥터(120), 보조 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB, 130), 브라켓(bracket; 140), 인쇄회로기판(150), 차폐부(160), 레이돔(170) 및 방수링(waterproof ring; 180)을 포함한다.

케이스(110)는 커넥터(120), 보조 인쇄회로기판(130), 브라켓(140), 인쇄회로기판(150) 및 차폐부(160)를 수용할 수 있다.

커넥터(120)는 차량용 레이더 장치(100)와 외부 장치 간 신호를 송수신할 수 있다. 예컨대, 커넥터(120)는 캔(controller area network; CAN) 커넥터일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.

보조 인쇄회로기판(130)은 전원 및 신호 처리를 위한 회로가 실장될 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.

브라켓(140)은 보조 인쇄회로기판(130)의 신호 처리 과정 중에 발생하는 노이즈(noise)를 차단할 수 있다.

인쇄회로기판(150)은 복수의 안테나 어레이 및 상기 복수의 안테나 어레이와 연결되는 IC(integrated circuit) 칩이 실장될 수 있다. 상기 복수의 안테나 어레이는 일렬로 배열된 복수의 광각 안테나를 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 상기 IC 칩은 밀리미터파 RFIC(radio frequency IC) 일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.

실시 예에 따라, 보조 인쇄회로기판(130)은 상기 복수의 안테나 어레이 및 상기 복수의 안테나 어레이와 연결되는 IC 칩이 실장될 수 있다. 보조 인쇄회로기판(130)과 인쇄회로기판(150)은 브라켓(140)을 사이에 두고 이격되어 배치될 수 있다.

차폐부(160)는 인쇄회로기판(150)의 상기 IC 칩으로부터 발생하는 RF 신호를 차폐할 수 있다. 이를 위해, 차폐부(160)는 인쇄회로기판(150)의 상기 IC 칩과 대응하는 영역에 형성될 수 있다.

레이돔(170)은 인쇄회로기판(150)을 보호하기 위해 인쇄회로기판(150)을 수용할 수 있고, 레이돔(170)은 케이스(110)와 체결될 수 있다. 레이돔(170)은 전파의 감쇠가 적은 물질로 이루어질 수 있고, 전기절연체일 수 있다.

방수링(180)은 레이돔(170)과 케이스(110) 사이에 배치되어 차량용 레이더 장치(100)의 침수를 방지할 수 있다. 예컨대, 방수링(180)은 탄성 소재로 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 센서의 내부 구성을 도시하는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 인쇄회로기판(150)은 복수의 안테나 어레이와 IC 칩(430, 440)을 포함할 수 있다.

상기 복수의 안테나 어레이는 인쇄회로기판(150)상에 송신 안테나부(410)와 수신 안테나부(420)를 포함할 수 있다.

송신 안테나부(410)는 방사체(411)를 포함할 수 있고, 방사체(411)는 송신 안테나부(410)에서 신호를 방사한다. 즉, 방사체(411)는 송신 안테나부(410)의 방사 패턴(radiation pattern)을 형성한다. 여기서, 방사체(411)는 급전선로를 따라 배열되고, 방사체(411)는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 방사체(411)는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

수신 안테나부(420)는 복수의 수신 안테나 어레이(421, 423, 425 및 427)를 포함할 수 있고, 방사체(429)를 포함할 수 있다. 방사체(429)는 수신 안테나부(420)의 방사 패턴을 형성한다. 여기서, 방사체(429)는 급전선로를 따라 배열되고, 방사체(429)는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 방사체(429)는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 송신 안테나부(410) 및 수신 안테나부(420)를 포함하는 안테나부는 레이더 센서의 무선 통신 기능을 수행한다. 이때 안테나부는 송신 신호를 공중으로 송신하고, 공중으로부터 수신 신호를 수신한다. 여기서, 송신 신호는 레이더 장치(100)에서 송출되는 신호를 나타낸다. 그리고 수신 신호는, 송신 신호가 타겟(target)에 의해 반사됨에 따라, 레이더 장치(100)로 유입되는 신호를 나타낸다.

그리고, 상기 송신 안테나부(410)는 송신 신호를 공중으로 송신한다. 이때 송신 안테나부(111)는 하나의 송신 채널(예를 들어, Tx1)을 사용하여 송신 신호를 송신할 수 있다. 또한, 이와 다르게, 상기 송신 안테나부(410)는 다수 개의 송신 채널(예를 들어, Tx1, Tx2)들을 사용하여, 송신 신호를 송신할 수 있다. 이를 위해, 송신 안테나부(410)는 다수개의 방사체들을 포함한다.

그리고, 수신 안테나부(420)는 공중으로부터 수신 신호를 수신한다. 이때 수신 안테나부(420)는 다수개의 수신 채널(Rx1, Rx2, …, RxN)들을 사용하여, 수신 신호를 수신한다. 이러한 수신 안테나부(420)는 다수개의 수신 안테나(421, 423, 425 및 427)들을 포함한다. 여기서, 각각의 수신 안테나(421, 423, 425 및 427)는 적어도 하나의 방사체를 포함할 수 있다. 그리고 수신 안테나(421, 423, 425 및 427)들에, 수신 채널(Rx1, Rx2, …, RxN)들이 각각 할당된다. 예를 들면, 수신 안테나부(420)는 네 개의 수신 채널(Rx1, Rx2, …, Rx4)들을 사용하며, 이를 위해, 네 개의 수신 안테나(421, 423, 425 및 427)들을 구비할 수 있다.

이때 레이더 장치(100)의 성능 확보를 위하여, 송신 안테나(410)와 수신 안테나(420)의 사이를 일정 간격으로 상호로부터 이격되어 배치된다. 즉, 송신 안테나부가 복수의 채널로 구성된 경우, 상기 송신 안테나부를 구성하는 각각의 송신 안테나는 상기 수신 안테나부(420)와 이격되는것 뿐 아니라, 상호로부터 이격되어 배치되어야 한다. 또한, 수신 안테나(421, 423, 425 및 427)들은 송신 안테나들 뿐 아니라 상호로부터 이격되어 배치되어야 한다. 여기서, 송신 안테나들의 간격(D)은 수신 안테나(421, 423, 425 및 427)들의 개수(N)와 수신 안테나(421, 423, 425 및 427)들의 간격(d)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 송신 안테나들의 간격(D)은 수신 안테나(421, 423, 425 및 427)들의 개수(N)와 수신 안테나(421, 423, 425 및 427)들의 간격(d)을 곱한 값과 같을 수 있다.

IC 칩(430, 440)은 상기 복수의 안테나 어레이와 연결된다. IC 칩(430, 440)은 예컨대, 밀리미터파 RFIC를 포함할 수 있다. IC 칩(430, 440)은 송신 데이터로부터 송신 신호를 생성하여 송신 안테나부(410)로 출력하고, 수신 안테나부(420)로부터 신호를 수신하고 수신 신호로부터 데이터를 생성한다. IC 칩(430, 440)은 송신부(430) 및 수신부(440)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 송신부(430) 및 수신부(440)는 레이더 장치(100)의 무선 처리 기능을 수행한다. 이때 송신부(430)는 송신 신호를 처리하고, 상기 수신부(440)는 수신 신호를 처리한다.

송신부(430)는 송신 데이터로부터 송신 신호를 생성한다. 그리고 송신부(430)는 송신 안테나부(410)로 송신 신호를 출력한다. 이때 송신부(430)는 송신 안테나부의 채널 수에 대응하는 송신 소자를 포함한다. 즉, 송신 소자는 송신 안테나에 각각 대응된다. 예를 들어, 송신 소자는 복수 개로 구성되고 그에 따라 각각의 송신 소자에 송신 채널(Tx1, Tx2)들이 각각 할당될 수 있다. 즉 각각의 송신 소자는 각각의 송신 채널(Tx1, Tx2)에 대응하여, 송신 신호를 생성한다. 이를 위해, 각각의 송신 소자는 발진부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 발진부는 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator; VCO), 발진기(oscillator) 등을 포함한다.

수신부(440)는 수신 안테나부(420)로부터 수신 신호를 수신한다. 그리고 수신부(420)는 수신 신호로부터 수신 데이터를 생성한다. 이때 수신부(420)는 다수개의 수신 소자들을 포함할 수 있다. 또한, 수신 소자들은 수신 안테나 어레이들과 각각 연결된다. 이를 통해, 수신 소자들에, 수신 채널(Rx1, Rx2, …, RxN)들이 각각 할당된다. 즉 각각의 수신 소자는 각각의 수신 채널(Rx1, Rx2, …, RxN)에 대응하여, 수신 데이터를 생성한다. 이를 위해, 각각의 수신 소자는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA), 아날로그-디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter; ADC) 등을 포함한다. 저잡음 증폭기는 수신 신호를 저잡음 증폭한다. 아날로그-디지털 변환기는 수신 신호를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환하여 수신 데이터를 생성한다.

이때 송신부(430) 및 수신부(440)는 안테나부와 결합하여, 다수개의 통신 모듈들을 구현할 수 있다. 여기서, 하나의 통신 모듈이 하나의 송신 안테나와 하나의 송신 소자로 형성될 수 있다. 이와 마찬가지로, 하나의 통신 모듈이 하나의 수신 안테나와 하나의 수신 소자로 형성될 수 있다. 즉 송신 안테나부(410)와 송신부(430)가 다수개의 통신 모듈들로 이루어질 수 있다. 그리고 수신 안테나부(420)와 수신부(440)가 다수개의 통신 모듈들로 이루어질 수 있다.

한편, 이는 실시 예에 불과하며, 송신부(430) 및 수신부(440)는 하나의 통합된 통신 소자로 구성될 수도 있을 것이다. 이를 위해, 상기 통합된 통신 소자에는 복수의 출력 포트와 입력 포트가 마련되며, 상기 출력 포트에는 상기 송신 안테나부가 연결되고, 수신 포트에는 상기 수신 안테나부가 연결될 수도 있을 것이다.

제어부(450)는 레이더 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 이때 제어부(450)는 송신 데이터 및 수신 데이터를 처리한다. 그리고 제어부(450)는 송신부(430)를 제어하여 송신 데이터로부터 송신 신호를 생성한다. 또한 제어부(450)는 수신부(440)를 제어하여, 수신 신호로부터 수신 데이터를 생성한다. 여기서, 제어부(45)는 송신 데이터와 수신 데이터를 동기화한다. 게다가, 제어부(450)는 수신 데이터를 분석하여, 주변환경에 대한 정보를 탐지한다. 여기서, 제어부(450)는 수신 데이터로 CFAR(Constant False Alarm Rate) 연산, 트래킹(tracking) 연산, 타겟 선택(target selection) 연산 등을 수행하여, 물체에 대한 각도 정보, 속도 정보 및 거리 정보를 추출할 수 있다.

특히, 상기 제어부(450)는 상기 수신 데이터를 처리하여 주변에 위치한 물체의 종류를 구분하고, 상기 구분된 종류에 따라 서로 다른 연산을 통해 해당 물체에 대한 각도 정보, 속도 정보 및 거리 정보를 추정 및 예측할 수 있다.

즉, 제어부(450)는 상기 송신 데이터 및 수신 데이터를 기초로 물체의 거리를 추정할 수 있다. 제어부(450)는 상기 출력되는 송신 신호와 상기 수신되는 수신 신호 사이의 유사도를 기초로 물체의 거리를 추정할 수 있다. 이때, 제어부(450)는 상호 상관(Cross Correlation) 함수를 이용하여 상기 출력되는 송신 신호와 상기 수신되는 수신 신호의 시간 차를 측정하고, 이를 기초로 상기 물체의 거리를 추정할 수 있다.

한편, 상기 제어부(450)는 상기 수신 데이터를 주파수 영역의 신호, 다시 말해서 거리에 따른 신호 세기 정보를 포함하는 데이터로 변환한다. 예를 들어, 상기 제어부(450)는 고속 푸리에 변환(fast Fourier transform)을 이용하여 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환할 수 있다. 그리고, 상기 주파수 영역은 물체와의 거리에 상응할 수 있다. 다시 말해서, 상기 주파수 영역에서의 각각의 주파수는 물체와의 거리에 대응된다.

그리고, 상기 제어부(450)는 기설정된 기준 값을 기준으로 상기 변환된 데이터 내에서 물체를 검출한다. 즉, 특정 거리에 물체가 존재하는 경우, 해당 거리에 대응하는 주파수 영역의 신호는 상기 기준 값 이상의 세기를 가지게 된다. 따라서, 상기 제어부(450)는 상기 변환된 데이터를 토대로 특정 영역에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

한편, 물체의 종류에 따라 상기 반사되는 신호의 세기에는 차이가 있다. 이는 각각의 물체의 종류에 따른 면적이 서로 다르고, 또한 각각의 물체의 반사도가 서로 다르기 때문이다.

따라서, 상기 제어부(450)는 레이더 유효 반사 면적(RCS: Radar Cross Section)에 따른 지표를 토대로 상기 검출된 물체의 종류를 판단할 수 있다. 상기 레이더 유효 반사 면적은 원거리에서 입사 전기장 강도에 대한 수신 산란 전기장 강도의 세기의 비로 나타내는 레이더 표적의 반사 정도를 나타내는 척도이며, 이는 물리적 크기에는 무관하며, 외부 형상, 구조, 재질, 주파수, 편파, 관측 방향의 함수에 따른 지표로 나타낼 수 있다.

여기에서, 상기 물체는 인체와, 상기 인체를 제외한 나머지 사물로 구분할 수 있다. 그리고, 상기 인체에 대한 레이더 유효 반사 면적은 상기 사물에 대한 레이더 유효 반사 면적보다 작으며, 이에 따라 상기 반사되는 신호의 세기도 작다. 따라서, 상기 변환된 데이터 내에서 해당 영역 내에 인체가 존재하는 경우에는 해당 영역 내에 사물이 존재하는 경우보다 신호 세기가 낮게 나타난다.

따라서, 상기 제어부(450)는 상기 레이더 유효 반사 면적에 대한 지표를 토대로 물체의 종류를 판단할 수 있다.

이때, 사람이 정지해있는 경우, 상기 사람이 위치한 거리의 주변의 사물과, 상기 사람의 인체로부터 반사된 신호는 혼합되어 상기 수신 안테나부(420)로 수신된다. 따라서, 상기 정지 인체에 대해서는 상기 주변 사물에 의해 정확한 검출이 힘들다. 다만, 사람이 움직이는 경우, 상기 제어부(450)는 해당 인체에 대한 각도 정보, 속도 정보 및 거리 정보를 추출할 수 있다. 이때, 상기 인체의 속도와 동일한 속도의 사물이 존재하지 않는 경우, 상기 속도를 가지고 이동하는 것은 상기 인체가 유일하기 때문에, 상기 인체의 존재 및 이의 이동 정보를 검출할 수 있다.

다시 말해서, 상기 반사되어 수신되는 신호는, 사람의 움직임, 정지된 사물 또는 움직이는 사물에 따라 수신 신호의 세기 및 프레임별 패턴이 달라진다. 사람의 움직임은 일반적으로 프레임별로 공통적인 패턴을 가지고 있으며, 이는 다른 동물이나 사물과는 비교된다. 예를 들어, 사람이 걷고 있는 경우, 이의 움직임은 일정한 패턴을 가지고 있으며, 다른 동물이나 사물과는 구분되는 패턴을 가진다.

또한, 동물의 움직임에 대한 수신 신호는 주기가 사람과 매우 다르게 불규칙적으로 나타난다. 이는 사람과 같이 일정한 속도 및 패턴으로 움직이지 않기 때문이다. 고정된 사물에 대한 수신 신호는 다소 수신 신호의 진폭은 커지나, 노이즈와 같이 일정한 신호로 나타난다. 움직이는 사물에 대한 레이다 수신 신호 또한 다른 신호들과 다른 신호 특징을 나타낸다. 따라서, 레이다 수신 신호에 대한 추가적 분석을 통하여 물체를 식별할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 방법을 통해, 움직이는 인체, 움직이는 사물, 정지된 사물, 움직이는 동물, 정지된 동물 등을 용이하게 구분할 수 있다.

다만, 정지된 인체에 대한 수신 신호와 정지된 사물에 대한 수신 신호는 속도를 가지고 있지 않기 때문에(실질적으로는 동일한 0의 속도를 가지고 있기 때문에) 상호 신호가 혼합되고 이에 따라 혼합된 신호가 상기 수신 안테나부(420)를 통해 수신된다. 이에 따라, 일반적으로는 정지된 인체나 사물의 경우, 상기 주파수 영역에 따른 수신신호의 세기만을 가지고는 해당 물체의 종류를 정확히 구분하기가 힘들다. 따라서, 특정 세기 이상을 가지는 신호가 입력된 경우, 해당 영역에 사물이 존재하는지 정지 인체가 존재하는지의 구분이 힘들다.

따라서, 본 발명에 따른 실시 예에서는 정지 인체에 대한 수신 신호의 패턴과, 정지된 일반 사물에 대한 수신 신호의 패턴의 차이를 가지고 정지 인체와 정지 사물을 구별할 수 있도록 한다.

상기 정지 인체에 대한 수신 신호의 패턴과 상기 일반 사물에 대한 수신 신호의 패턴의 차이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

한편, 레이돔(170)은 인쇄회로기판(150)에 대향하게 배치되는 덮개부(171)와, 케이스(110)와 체결되는 테두리부(173)를 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(150)은 레이돔(170)의 덮개부(171)와 테두리부(173)의 높이 차이로 형성되는 공간에 배치될 수 있다.

레이돔(170)은 상기 복수의 안테나 어레이가 순차로 배치되는 방향을 Y축 방향으로 정의할 수 있고, 상기 복수의 안테나 어레이가 순차로 배치되는 방향과 수직방향을 Y축 방향으로 정의할 수 있고, 상기 복수의 안테나 어레이와 수직방향을 Z축 방향으로 정의할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 차량용 레이더 장치의 레이돔 및 인쇄회로기판을 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 레이돔(170)은 인쇄회로기판(150)에 대향하게 배치되는 덮개부(171), 케이스(110)와 체결되기 위한 테두리부(173), 덮개부(171)의 내측면(177)에 배치되는 요철부(175)를 포함할 수 있다.

덮개부(171)는 인쇄회로기판(150)을 보호하기 위해 인쇄회로기판(150)을 수용할 수 있고, 인쇄회로기판(150)에 실장되는 안테나부(410, 420)에서 방사되는 전파와 외부로부터 수신되는 전파를 통과시킬 수 있다.

레이돔(170)은 덮개부(171)와 테두리부(173)의 높이 차이로 형성되는 공간에 인쇄회로기판(150)이 배치될 수 있다. 인쇄회로기판(150)에 송신 안테나부(410)와 수신 안테나부(420)가 실장될 수 있고, 수신 안테나부(420)는 복수의 수신 안테나 어레이(421, 423, 425 및 427)를 포함할 수 있다.

레이돔(170)과 인쇄회로기판(150)의 확대도를 참조하면, 레이돔(170)의 덮개부(171)의 높이(d1)와 테두리부(173)의 높이(d2)는 동일할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 덮개부(171)의 높이(d1)는 1mm 이상 2mm 이하이고, 테두리부(173)의 높이(d2)는 1mm 이상 2mm 이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.

요철부(175)는 복수의 요철을 포함할 수 있고, 상기 요철의 형태는 사각형일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 복수의 요철들 간의 주기(d3)는 1mm일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.

덮개부(171)의 내측면(177)과 인쇄회로기판(150)과의 거리(d4)는 1mm 이상 3mm이하일 수 있고, 상기 복수의 요철의 높이(d5)는 0.5mm 이상 0.75mm 이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔(170)은 내측면(177)에 요철부(175)를 형성하여 난반사로 인해 표면 방향으로 전파 진행이 억제되고 수직 방향으로 전파 투과를 증가시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다.

도 5를 참조하면, 레이돔(170a)의 내측면(177a)을 도시한 평면도로서, 레이돔(170a)은 테두리부(173a)내의 내측면(177a)에 배치되는 요철부(175a)를 포함할 수 있다. 테두리부(173a)와 내측면(177a) 사이의 X축 방향의 간격(d7)과 Y축 방향의 간격(d6)은 동일할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 테두리부(173a)와 내측면(177a) 사이의 X축 방향의 간격(d7)은 5mm 이상 7mm 이하 일 수 있고, 테두리부(173a)와 내측면(177a) 사이의 Y축 방향의 간격(d6)은 5mm 이상 7mm 일 수 있다.

제1 실시예에 따른 레이돔의 요철부(175a)는 세로 방향(예컨대, Y축 방향)으로 연속적으로 연장되는 형상을 가지고, 가로 방향(예컨대, X축 방향)으로 복수개의 요철이 배치될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 레이돔의 평면도이다. 도 6을 참조하면, 레이돔(170b)의 내측면(177b)을 도시한 평면도로서, 레이돔(170b)은 테두리부(173b)내의 내측면(177b)에 배치되는 요철부(175b)를 포함할 수 있다. 테두리부(173b)와 내측면(177b)의 X축 방향의 간격과 Y축 방향의 간격은 동일할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.

제2 실시예에 따른 레이돔의 요철부(175b)는 세로 방향(예컨대, Y축 방향)으로 불연속적으로 연장되는 형상을 가지고, 가로 방향(예컨대, X축 방향)으로 복수개의 요철이 지그재그(jig-zag) 형태로 배치될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 물체 검출 과정에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 7은 도 2에 도시된 제어부의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.

도 7을 참조하면, 제어부(450)는 신호 발생부(451), ADC(452), FFT(453), 제 1 추정부(454), 및 제 2 추정부(455)를 더 포함한다.

신호 발생부(451)는 제어부(450)의 제어 신호에 따라 특정 파형의 송신 신호를 발생할 수 있다. 이때, 상기 송신 신호는 연속파형의 송신신호일 수 있고, 펄스 파형의 송신신호일 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치는 연속파 레이더일 수 있고, 이와 다르게 펄스파 레이더일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.

상기 신호 발생부(451)를 통해 송신신호가 발생하면, 상기 송신 신호는 전방의 물체에 의해 반사되고, 그에 따라 상기 물체에 의해 반사되는 신호는 상기 수신 안테나부(420)에 수신된다.

그리고, 수신부(440)는 상기 수신 안테나부(420)를 통해 수신된 수신 신호를 처리하여 수신 데이터를 생성하고, 상기 생성한 수신 데이터를 출력한다. 예를 들어, 상기 수신부(440)는 상기 수신 신호를 상기 송신된 송신 신호와 상기 수신된 수신 신호의 차이에 따른 차이 주파수를 갖는 비트 주파수로 변환하여 출력할 수 있다.

상기 ADC(452)는 상기 수신부(440)를 통해 출력되는 수신 데이터를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 이때, 상기 ADC(452)는 상기 수신부(440)로부터 입력된 수신 데이터를 기설정된 주파수 대역으로 필터링하는 필터(도시하지 않음)를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

FFT(453)는 상기 ADC(452)를 통해 출력되는 디지털 신호를 고속 푸레이 변환하고, 상기 변환된 신호를 출력할 수 있다. 여기에서, 상기 FFT(453)는 상기 출력되는 디지털 신호를 시간 영역 분해 및 주파수 영역 분해 알고리즘 중 어느 하나를 이용하여 변환할 수 있다. 바람직하게, 상기 FFT(453)는 주파수 영역 분해 알고리즘을 이용하여 상기 디지털 신호를 변환할 수 있다.

다시 말해서, 상기 FFT(453)는 시간 영역의 디지털 신호에 대해 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로의 신호 변환을 수행할 수 있다.

상기 주파수 영역으로 변환된 신호는, 주파수와 상기 주파수별로 해당 신호의 세기에 대한 정보를 포함한다.

따라서, 제어부(450)는 상기 주파수 영역에 따른 신호의 세기를 토대로, 특정 기준 값 이상의 세기를 가지는 주파수 영역을 확인하고, 상기 확인한 주파수 영역에 대응하는 거리에 특정 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해서, 상기 주파수 영역은 거리로 표현될 수 있다.

이때, 제어부(450)는 상기 FFT(453)를 통해 출력되는 변환되는 프레임별 데이터를 이용하여 상기 변환된 데이터의 신호를 인체 영역과 사물 영역으로 구분한다. 다시 말해서, 제어부(450)는 우선적으로 상기 변환된 프레임별 데이터를 분석하여, 특정 주파수 영역에 물체가 존재하는지를 판단한다.

그리고, 제어부(450)는 특정 영역 내에 물체가 존재한다면, 상기 판단한 물체가 인체인지, 아니면 사물인지를 판단한다. 이때, 상기와 같이 RCS 지표에 따르면, 인체에 비해 사물의 반사율이 높으며, 이에 따라 상기 사물에 의해 반사된 신호의 세기가 인체에 의해 반사된 신호의 세기보다 크다. 따라서, 상기 제어부(450)는 상기 기준 값 이상을 가지는 주파수 영역을 확인하고, 상기 확인한 주파수 영역에 대한 신호 세기를 기준으로 해당 영역의 물체가 사물인지 인체인지를 판단할 수 있다.

이때, 정지된 인체에 대한 경우는 속도 성분을 가지고 있지 않으며, 이에 따라 주변의 사물과 신호가 혼합되어 입력된다. 이에 따라 상기 정지된 인체에 대한 신호는 정확히 구분할 수 없다.

따라서, 상기 제어부(450)는 상기 프레임별 데이터의 신호 세기의 변동성을 가지고 상기 변환된 신호를 인체 영역과 사물 영역으로 구분한다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 주파수 영역으로 변환된 신호를 나타낸 도면이다.

도 8은 60GHz의 레이더 센서를 이용하여 획득한 도플러 프로파일을 나타낸 것이다.

도 8을 참조하면, 주파수 영역에 대한 신호는 거리에 대한 신호로도 표현될 수 있다. 이에 따라, X축은 거리를 의미할 수 있고, Y축은 신호 세기를 의미할 수 있다.

이때, 제어부(450)는 Y축으로 표현되는 신호 세기 중 기설정된 기준 값 이상을 가지는 신호 세기를 확인하고, 상기 확인된 신호 세기에 대응하는 거리에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 제어부(450)는 프레임별 데이터를 비교하여, 프레임별 데이터의 신호 세기의 변동성을 확인한다. 다시 말해서, 제어부(450)는 신호 세기가 계속하여 변화하는 영역이 존재하는지를 확인한다. 즉, 제어부(450)는 제 1 프레임에서는 기준 값 이상을 가지다가, 제 2 프레임에서는 기준 값 미만을 가지다가, 다시 제 3 프레임에서는 기준 값 이상을 가지는 영역이 존재하는지를 확인한다.

도 8의 (a)는 제 1 프레임을 나타낸 것이고, 도 8의 (b)는 제 2 프레임을 나타낸 것이며, 도 8의 (c)는 제 3 프레임을 나타낸 것이고, 도 8의 (d)는 제 4 프레임을 나타낸 것이다. 도 8의 (a)를 보면, 5m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 낮은 A1의 세기를 가지고 있다. 또한, 도 8의 (b)를 보면, 5m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 높은 A2의 세기를 가지고 있다. 또한, 도 8의 (c)를 보면, 5m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 낮은 A3의 세기를 가지고 있다. 또한, 도 8의 (d)를 보면, 5m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 높은 A4의 세기를 가지고 있다.

이때, 상기 5m 영역에는 사람이 존재하고 있다. 다시 말해서, 상기 5m 영역에는 정지 인체가 존재하고 있다. 그러나, 상기와 같이 프레임별 데이터에서는 상기 영역에 대한 신호 세기가 일정하지 않고, 상기 기준 값보다 낮은 값을 가지기도 한다. 다시 말해서, 정지 인체의 경우, 상기와 같이 프레임별 신호 세기가 일정 범위 내에 규칙적으로 변화하는 것이 아니라, 불규칙적으로 변화하는 변동성을 가진다. 이는, 인체는 70%의 수분을 포함하고 있고, 상기 수분은 혈액에 의해 움직이고 있으며, 상기 혈액의 흐름에 따라 프레임별 나타나는 반사도에 차이가 있어, 상기 신호 세기의 변동성이 불규칙하게 나타난다.

따라서, 상기 제어부(450)는 복수의 프레임 내에서, 특정 영역의 신호 세기가 불규칙으로 변화하는 변동성을 가지는 경우, 해당 영역 내에 정지 인체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해서, 상기 제어부(450)는 상기 변환된 데이터를 프레임별로 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 특정 영역의 신호 세기가 기준 값 이상을 가지는 복수의 프레임과, 기준 값 미만을 가지는 복수의 프레임으로 구성된 경우, 해당 특정 영역에 정지 인체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 주파수 영역으로 변환된 신호를 나타낸 도면이다.

도 9는 77GHz의 레이더 센서를 이용하여 획득한 도플러 프로파일을 나타낸 것이다.

도 9를 참조하면, 주파수 영역에 대한 신호는 거리에 대한 신호로도 표현될 수 있다. 이에 따라, X축은 거리를 의미할 수 있고, Y축은 신호 세기를 의미할 수 있다.

이때, 제어부(450)는 Y축으로 표현되는 신호 세기 중 기설정된 기준 값 이상을 가지는 신호 세기를 확인하고, 상기 확인된 신호 세기에 대응하는 거리에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 제어부(450)는 프레임별 데이터를 비교하여, 프레임별 데이터의 신호 세기의 변동성을 확인한다. 다시 말해서, 제어부(450)는 신호 세기가 계속하여 변화하는 영역이 존재하는지를 확인한다. 즉, 제어부(450)는 제 1 프레임에서는 기준 값 이상을 가지다가, 제 2 프레임에서는 기준 값 미만을 가지다가, 다시 제 3 프레임에서는 기준 값 이상을 가지는 영역이 존재하는지를 확인한다.

도 9의 (a)는 제 1 프레임을 나타낸 것이고, 도 9의 (b)는 제 2 프레임을 나타낸 것이며, 도 9의 (c)는 제 3 프레임을 나타낸 것이고, 도 9의 (d)는 제 4 프레임을 나타낸 것이다. 도 9의 (a)를 보면, 5m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 낮은 A1의 세기를 가지고 있고, 11m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 높은 B1의 세기를 가지고 있다. 또한, 도 9의 (b)를 보면, 5m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 높은 A2의 세기를 가지고 있고, 11m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 높은 B2의 세기를 가지고 있다. 또한, 도 9의 (c)를 보면, 5m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 낮은 A3의 세기를 가지고 있고, 11m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 높은 B3의 세기를 가지고 있다. 또한, 도 9의 (d)를 보면, 5m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 높은 A4의 세기를 가지고 있고, 11m 영역에서의 신호 세기는 기준 값보다 높은 B4의 세기를 가지고 있다.

이때, 상기 5m 영역에서는 프레임별의 신호 세기가 일정하지 않고, 상기 기준 값보다 낮은 값을 가지다가 상기 기준 값보다 높은 값을 가지기도 한다. 다시 말해서, 정지 인체의 경우, 상기와 같이 프레임별 신호 세기가 일정 범위 내에 규칙적으로 변화하는 것이 아니라, 불규칙적으로 변화하는 변동성을 가진다.

따라서, 상기 제어부(450)는 복수의 프레임 내에서, 특정 영역의 신호 세기가 불규칙으로 변화하는 변동성을 가지는 경우, 해당 영역 내에 정지 인체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해서, 상기 제어부(450)는 상기 변환된 데이터를 프레임별로 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 특정 영역의 신호 세기가 기준 값 이상을 가지는 복수의 프레임과, 기준 값 미만을 가지는 복수의 프레임으로 구성된 경우, 해당 특정 영역에 정지 인체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

한편, 상기 11m 영역에서의 신호 세기는 상기 기준 값 이상의 값을 일정하게 가지고 있다. 다시 말해서, 상기 11m 영역에서의 신호 세기는 기준 값 이상의 4~5 dBvms의 값을 일정하게 가지고 있다. 즉, 사물의 경우 상기와 같은 인체와는 다르게 반사도가 일정하며, 그에 따라 상기 수신되는 신호의 세기도 일정한 값을 가지고 있다.

따라서, 상기 제어부(450)는 상기와 같이 기준 값 이하를 가지는 영역에 대해서는 물체가 없는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부(450)는 기준 값 이상을 가지는 영역에 대해서는, 이전 프레임의 데이터를 활용하여 판단한다.

즉, 상기 제어부(450)는 상기 이전 프레임에서는 상기 영역에서 기준 값 미만의 신호 세기를 가졌다가 현재 프레임에서 갑자기 기준 값 이상의 신호 세기를 가지는 경우, 해당 영역에 정지 인체가 있는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 특정 프레임에서만 상기 기준 값 이상의 신호 세기를 가지는 경우, 이는 노이즈의 가능성이 있다. 이에 따라 상기 제어부(450)는 이전의 복수의 프레임을 확인하여, 이전 프레임에서 해당 영역에서 기준 값 이상의 신호 세기를 가졌던 경우에 해당 영역에 정지 인체가 있다고 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부(450)는 상기 이전 프레임에서도 상기 영역에서 기준 값 이상의 신호 세기를 가진 경우, 상기 영역에 정지 사물이 있는 것으로 판단할 수 있다.

제어부(450)는 상기 FFT(453)를 통해 변환된 데이터에 정지 인체가 존재하는 경우, 상기 정지 인체가 존재하는 영역의 데이터는 제 1 추정부(454)로 제공하고, 상기 정지 인체가 존재하는 영역의 데이터를 제외한 나머지 데이터(정지 사물이 존재하는 영역의 데이터)는 제 2 추정부(455)로 제공한다.

제 1 추정부(454) 및 제 2 추정부(455)는 상기 전달받은 데이터를 신호처리하여 해당 객체의 예측 및 추적을 진행한다. 이때, 상기 예측 및 추적은 칼만 필터 알고리즘을 통해 진행될 수 있다. 이때, 상기 칼만필터 알고리즘은 상기 객체의 예측 및 추적을 진행하기 위한 복수의 파라미터를 가지고 있다. 이때, 상기 복수의 파라미터에는 해당 영역에 객체가 존재하는 것으로 판단하기 위한 신호 세기의 기준 값을 포함할 수 있다. 이때, 사람의 경우, 사물에 비해 반사도가 낮기 때문에 상기 수신 신호 세기가 비교적 낮고, 상기 사물의 수신 신호 세기는 높다. 따라서, 본 발명에서는 상기 제 1 추정부(454) 및 제 2 추정부(455)에 적용되는 칼만필터 알고리즘의 파라미터를 서로 다른 값을 적용하여, 인체 및 사물에 대한 예측 및 추적이 가능하도록 한다. 다시 말해서, 상기 칼만 필터 알고리즘의 파라미터가 인체를 기준으로 설정되는 경우, 상기 기준 값이 낮게 설정됨에 따라 노이즈를 객체로 인식함에 따른 False alarm 상황이 발생하는 문제가 있다. 또한, 상기 칼만 필터 알고리즘의 파라미터가 사물을 기준으로 설정되는 경우, 상기 기준 값이 높게 설정됨에 따라 정지 인체를 인식하지 못함에 따른 Missing target 상황이 발생하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 사물에 대한 데이터는 제 2 추정부(455)로 제공하고, 상기 인체에 대한 데이터는 상기 제 1 추정부(454)로 제공함으로써, 각각의 영역에 존재하는 객체의 종류에 따라 상기 칼만 필터 알고리즘의 파라미터가 설정될 수 있도록 한다.

한편, 상기 칼만 필터 알고리즘에서 사용되는 파라미터는 표적 위치 측정 오차의 분산, 탐지 확률 및 클러터 밀도를 포함할 수 있다. 그리고, 레이더 센서는 표적으로부터 반사된 신호를 측정하여 표적의 위치를 알아내는데 표적의 반사 특성이나 레이더의 센서의 오차로 인하여 위치의 측정은 오차를 포함한다. 측정 오차의 분산은 이 오차의 분산을 의미한다. 또한, 분산은 2차원 평면상에서의 x축과 y축의 방향에 따라 분류될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 칼만 필터 알고리즘에 적용되는 파라미터를 인체 영역에 대한 파라미터와 사물 영역에 대한 파라미터로 구분하고, 이에 따라 각각의 영역에 대하여 서로 다른 파라미터가 적용되어 해당 객체에 대한 각도, 속도 및 거리 추정 및 예측이 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 수신신호 세기의 변동성을 가지고 정지 인체와 일반 사물을 구분할 수 있으며, 이에 따른 정지 인체를 감지하기 위하여 수신신호 세기의 기준 값을 낮춤에 따른 오류 경보(False Alarm)를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 정지 인체에 대한 지속적인 감지가 가능하여, 오류 경보 없이 정지 인체를 정확히 감지하기 위한 센서 추가 구축이 불필요하며, 이에 따른 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 수신신호를 특성을 이용하여 인체의 구분이 가능하며, 이에 따라 인체 구분이 필요한 다양한 애플리케이션에 활용 가능할 뿐 아니라, 인체의 특성을 이용한 예측 필터의 설계 및 적용이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 예측 필터를 이용한 정지 인체와 이동 인체 사이의 감지가 가능함으로써, 이동 인체의 감지율을 향상시킬 수 있으며, 일반 사물과 인체 사이의 구분이 가능하여 오류 경보의 발생을 감소시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 센서의 물체 검출 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 레이더 센서의 송신 안테나부(410)는 레이더 신호를 송신한다(110단계).

이후, 수신 안테나부(420)는 물체에 의해 반사되는 상기 레이더 신호에 대한 반사 신호를 수신한다(120단계).

이후, FFT(453)는 상기 수신된 신호에 대한 수신 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 출력한다(130단계).

제어부(450)는 상기 변환되어 출력되는 데이터를 가지고 해당 데이터 내에서 인체가 존재하는 인체 영역과, 사물이 존재하는 사물 영역을 구분한다(140단계). 즉, 제어부(450)는 기준 값 이상의 신호 세기를 가지는 영역의 경우, 이전 프레임들에서의 데이터를 비교한다. 그리고, 상기 제어부(450)는 해당 영역에서의 신호 세기가 프레임별로 불규칙하게 변화하는 경우, 다시 말해서 기준 값 이상을 가지다가 다시 기준 값 이하를 가지는 상황이 반복되는 경우, 해당 영역에는 정지 인체가 존재하는 것으로 판단한다. 또한, 상기 제어부(450)는 상기 영역에서의 신호 세기가 프레임별로 일정한 값을 가지는 경우, 해당 영역에는 사물이 존재하는 것으로 판단한다.

이후, 제어부(450)는 상기 인체 영역에 대한 데이터는 제 1 추정부(454)로 출력하여, 제 1 파라미터가 적용된 인체의 상태 추정 및 예측이 이루어지도록 한다(150단계).

또한, 제어부(450)는 상기 사물 영역에 대한 데이터를 상기 제 2 추정부(455)로 출력하여, 제 2 파라미터가 적용된 사물의 상태 추정 및 예측이 이루어지도록 한다(160단계).

상술한 실시 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시 예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 레이더 신호를 송신하는 송신 안테나;
   물체에서 반사된 상기 레이더 신호의 반사 신호를 수신하는 수신 안테나;
   상기 수신 안테나를 통해 수신된 반사 신호를 주파수 영역별 신호 세기 정보를 포함하는 데이터 신호로 변환하는 변환부;
   상기 변환된 데이터 신호를 이용하여 기준 값 이상의 신호 세기를 가진 주파수 영역을 검출하고, 이전에 수신된 복수의 이전 프레임의 데이터 신호에서의 상기 주파수 영역의 신호 세기를 기준으로 상기 주파수 영역에 대응하는 객체 종류를 판단하는 제어부; 및
   상기 제어부를 통해 판단된 상기 객체의 종류에 기초하여 서로 다른 파라미터의 칼만 알고리즘을 적용하여 상기 주파수 영역의 객체를 추적하는 추정부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   현재 프레임의 제1 데이터 신호에서 기준 값 이상의 신호 세기를 가진 상기 주파수 영역을 검출하고,
   복수의 이전 프레임의 제2 및 제3 데이터 신호에서의 상기 주파수 영역의 신호 세기를 각각 확인하고,
   상기 제2 및 제3 데이터 신호 중 어느 하나의 데이터 신호에서의 상기 주파수 영역의 신호 세기가 상기 기준 값 미만의 신호 세기를 가지고, 상기 제2 및 제3 데이터 신호 중 다른 하나의 데이터 신호에서의 상기 주파수 영역의 신호 세기가 상기 기준 값 이상의 신호 세기를 가지는 경우, 상기 객체가 정지 인체인 것으로 판단하고,
   상기 제2 및 제3 데이터 신호에서의 상기 주파수 영역의 신호 세기가 상기 기준 값 이상의 일정 범위 내의 값을 각각 가지는 경우, 상기 객체가 사물인 것으로 판단하며,
   상기 추정부는,
   상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 주파수 영역의 객체가 정지 인체이면, 제1 파라미터의 제1 칼만 알고리즘을 적용하여 상기 주파수 영역의 신호를 처리하는 제1 추정부; 및
   상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 주파수 영역의 객체가 사물이면, 상기 제1 파라미터의 기준 값보다 큰 기준 값을 포함하는 제2 파라미터의 제2 칼만 알고리즘을 적용하여 상기 주파수 영역의 신호를 처리하는 제2 추정부를 포함하는,
   레이더 센서.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 추정부는, 상기 주파수 영역의 신호를 처리하여 정지 인체의 거리를 추정하고,
   상기 제2 추정부는 상기 주파수 영역의 신호를 처리하여 사물의 거리를 추정하는, 레이더 센서.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 변환된 데이터 신호 내에 상기 정지 인체 및 상기 사물이 모두 존재하면, 상기 정지 인체에 대한 주파수 영역의 신호를 상기 제1 추정부로 출력하고, 상기 사물에 대한 주파수 영역의 신호를 상기 제2 추정부로 출력하는
   레이더 센서.
8. 삭제
9. 물체에서 반사된 레이더 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신된 신호를 주파수 영역의 데이터 신호로 변환하는 단계;
   상기 변환된 현재 프레임의 제1 데이터 신호에서 기준 값 이상의 신호 세기를 가진 주파수 영역을 검출하는 단계;
   상기 주파수 영역이 검출되면, 복수의 이전 프레임의 제2 및 제3 데이터 신호에서의 상기 주파수 영역의 신호 세기를 각각 확인하는 단계;
   상기 제2 및 제3 데이터 신호 중 어느 하나의 데이터 신호에서의 상기 주파수 영역의 신호 세기가 상기 기준 값 미만의 신호 세기를 가지고, 상기 제2 및 제3 데이터 신호 중 다른 하나의 데이터 신호에서의 상기 주파수 영역의 신호 세기가 상기 기준 값 이상의 신호 세기를 가지는 경우, 상기 객체가 정지 인체인 것으로 판단하는 단계;
   상기 제2 및 제3 데이터 신호에서의 상기 주파수 영역의 신호 세기가 상기 기준 값 이상의 일정 범위 내의 값을 각각 가지는 경우, 상기 객체가 사물인 것으로 판단하는 단계;
   상기 주파수 영역의 객체가 정지 인체이면, 제1 파라미터의 제1 칼만 알고리즘을 적용하여 상기 주파수 영역의 신호를 처리하는 단계; 및
   상기 주파수 영역의 객체가 사물이면, 상기 제1 파라미터의 기준 값보다 큰 기준 값을 포함하는 제2 파라미터의 제2 칼만 알고리즘을 적용하여 상기 주파수 영역의 신호를 처리하는 단계를 포함하는
   레이더 센서의 물체 검출 방법.
10. 삭제

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