KR102587987B1 - Mpsk-mimo fmcw 레이다에서 각도 추정을 이용한 표적탐지 장치 및 방법 - Google Patents

Mpsk-mimo fmcw 레이다에서 각도 추정을 이용한 표적탐지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 각도 추정을 이용한 표적 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표적 탐지 방법은 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 송출 후 반사되어 수신된 레이다 신호로부터 거리-속도 맵을 생성하는 단계; 거리-속도 맵으로부터 속도 축에 대해 표적 하나당 실제 표적 신호와 허위 표적 신호로 이루어진 복수의 표적 신호를 탐지하는 단계; 거리-속도 맵 상의 표적 탐지 결과에 대해 Capon 빔포밍 알고리즘을 적용하여 표적의 도래각을 추정하는 단계; 거리-속도 맵에서 복수의 표적 신호에 대한 위상값을 추출하고 각각의 위상값을 속도 값이 높은 순으로 나열하여 위상 시퀀스를 구성하는 단계; 도래각을 이용하여 복수의 예측 위상값을 도출하고 예측 위상값들의 순서를 설정 규칙에 따라 서로 달리 배열하여 복수의 후보 위상 시퀀스를 획득하는 단계; 및 위상 시퀀스와 복수의 후보 위상 시퀀스 간의 상관계수를 연산하여 가장 높은 상관계수를 나타낸 후보 위상 시퀀스를 이용하여 거리-속도 맵 내의 서로 다른 속도의 복수의 표적 신호 중 실제 표적 신호를 식별를 포함한다.
본 발명에 따르면, MPSK-MIMO FMCW 레이다의 표적탐지 과정에서 실제 표적과 허위 표적을 정확히 식별함으로써 측정 가능한 표적의 속도 범위를 넓힐 수 있다.

Description

MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 각도 추정을 이용한 표적 탐지 장치 및 방법{Target detection apparatus using angle estimation in MPSK-MIMO FMCW radar method thereof}
본 발명은 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 각도 추정을 이용한 표적 탐지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 MPSK-MIMO FMCW 레이다를 이용한 레이다 수신 신호에서 하나의 표적에 대해 속도 축에서 탐지되는 실제 표적과 허위 표적을 명확히 구별하여 속도 모호성 문제를 해결할 수 있는 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 각도 추정을 이용한 표적 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 레이다 센서의 소형화가 진행됨에 따라 자율 주행, 실내 모니터링 등 군사용 목적이 아닌 다양한 목적으로 활용되고 있다. 또한 레이다 센서의 단점으로 꼽히던 낮은 각도 분해능을 극복하기 위하여 MIMO 레이다를 채택하여 각도 분해능을 향상시키는 동시에 물리적인 공간 제약을 넘어서고 있다.
이러한 MIMO 레이다에서는 채널의 수가 증가하여 수신기의 수를 늘린 것과 같은 효과를 기대할 수 있는데, 각 송신기의 신호는 모호성 없이 분리하여 전송해야 하며 이를 위해 송신기 코드 다중화 기법이 널리 이용된다.
하지만, 해당 기법을 사용하여 표적의 거리 및 속도 정보를 추정하기 위해 2차원 푸리에 변환을 적용하면, 속도 축에서 하나의 표적에 관해 다수의 허위 표적이 탐지되며 이는 측정할 수 있는 속도의 범위를 감소시킨다. 따라서 레이다 수신 신호 데이터 처리를 효율적으로 하기 위해서는 실제 표적과 허위 표적을 구별하여 속도 모호성 문제를 해결하는 것이 필수적이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제2016-0081507호(2016.07.08 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은, MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 레이다 수신 신호로부터 표적을 탐지할 때 실제 표적과 허위 표적을 구별하여 속도 모호성 문제를 해결할 수 있는 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 각도 추정을 이용한 표적 탐지 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, MPSK-MIMO FMCW 레이다 기반의 표적 탐지 장치에 의해 수행되는 표적 탐지 방법에 있어서, 상기 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 송출 후 반사되어 수신된 레이다 신호로부터 거리-속도 맵을 생성하는 단계; 상기 거리-속도 맵으로부터 속도 축에 대해 표적 하나당 실제 표적 신호와 허위 표적 신호로 이루어진 복수의 표적 신호를 탐지하는 단계; 상기 거리-속도 맵 상의 표적 탐지 결과에 대해 Capon 빔포밍 알고리즘을 적용하여 표적의 도래각을 추정하는 단계; 상기 거리-속도 맵에서 상기 복수의 표적 신호에 대한 위상값을 추출하고 각각의 위상값을 속도 값이 높은 순으로 나열하여 위상 시퀀스를 구성하는 단계; 상기 도래각을 이용하여 복수의 예측 위상값을 도출하고 예측 위상값들의 순서를 설정 규칙에 따라 서로 달리 배열하여 복수의 후보 위상 시퀀스를 획득하는 단계; 및 상기 위상 시퀀스와 복수의 후보 위상 시퀀스 간의 상관계수를 연산하여 가장 높은 상관계수를 나타낸 후보 위상 시퀀스를 이용하여 상기 거리-속도 맵 내의 서로 다른 속도의 복수의 표적 신호 중 실제 표적 신호를 식별하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 복수의 표적 신호를 탐지하는 단계는, M개의 송신 안테나와 N개의 수신 안테나 사이에서 얻어지는 N개의 거리-속도 맵에서 각각의 속도 축에 대해 표적 하나당 속도가 다른 M개의 표적 신호를 탐지할 수 있다.
또한, 상기 위상 시퀀스를 구성하는 단계는, M=2인 BPSK 방식의 경우, 상기 N개의 거리-속도 맵에 대해 획득한 전체 2N개의 표적 신호에 대응하여 2N개의 위상값을 추출하되, 각 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 속도 값이 높은 신호에 대해 추출된 위상값을 수신 채널의 순서에 따라 N개 나열하고, 이어서 속도 값이 낮은 나머지 신호에 대해 추출된 위상값을 수신 채널의 순서에 따라 N개 나열하여, 총 2N개의 위상값으로 이루어진 상기 위상 시퀀스를 구성할 수 있다.
또한, 상기 복수의 후보 위상 시퀀스를 생성하는 단계에서, M=2인 BPSK 방식의 경우, 전체 N개의 수신 안테나의 신호로부터 탐지되는 총 2N개의 표적 신호에 대응하여 eｊ0ω 부터 eｊ(2N-1)ω 까지 총 2N개의 예측 위상값을 연산하여, ω은 각 신호 간 위상차로 아래 수학식에 의해 정의될 수 있다.
여기서, d는 수신 안테나 간 간격, 는 도래각, λ는 레이다의 파장을 나타낸다.
또한, 상기 복수의 후보 위상 시퀀스를 생성하는 단계는, M=2, N=4인 경우, 각 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 높은 속도 값에 해당한 표적 신호를 실제 표적 신호로 가정한 제1 후보 위상 시퀀스(S1)와, 낮은 속도 값에 해당한 표적 신호를 실제 표적 신호로 가정한 제2 후보 위상 시퀀스(S2)를 아래와 같이 생성할 수 있다.
,
또한, 상기 실제 표적 신호를 식별하는 단계는, 상기 위상 시퀀스와 상기 제1 후보 위상 시퀀스 간의 제1 상관계수와 상기 위상 시퀀스와 상기 제2 후보 위상 시퀀스 간의 제2 상관계수를 비교하여, 상기 제1 상관계수가 더 크면 상기 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 높은 속도 값에 위치한 표적 신호를 실제 표적 신호로 식별하고, 상기 제2 상관계수가 더 크면 낮은 속도 값에 위치한 표적 신호를 실제 표적 신호로 식별할 수 있다.
그리고, 본 발명은, MPSK-MIMO FMCW 레이다 기반의 표적 탐지 장치에 있어서, 상기 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 송출 후 반사되어 수신된 레이다 신호로부터 거리-속도 맵을 생성하는 신호 처리부; 상기 거리-속도 맵으로부터 속도 축에 대해 표적 하나당 실제 표적 신호와 허위 표적 신호로 이루어진 복수의 표적 신호를 탐지하는 신호 탐지부; 상기 거리-속도 맵 상의 표적 탐지 결과에 대해 Capon 빔포밍 알고리즘을 적용하여 표적의 도래각을 추정하는 각도 추정부; 상기 거리-속도 맵에서 상기 복수의 표적 신호에 대한 위상값을 추출하고 각각의 위상값을 속도 값이 높은 순으로 나열하여 위상 시퀀스를 구성하는 위상 시퀀스 생성부; 상기 도래각을 이용하여 복수의 예측 위상값을 도출하고 예측 위상값들의 순서를 설정 규칙에 따라 서로 달리 배열하여 복수의 후보 위상 시퀀스를 획득하는 후보 위상 시퀀스 생성부; 및 상기 위상 시퀀스와 복수의 후보 위상 시퀀스 간의 상관계수를 연산하여 가장 높은 상관계수를 나타낸 후보 위상 시퀀스를 이용하여 상기 거리-속도 맵 내의 서로 다른 속도의 복수의 표적 신호 중 실제 표적 신호를 식별하는 신호 식별부를 포함한다.
본 발명에 따르면, MPSK-MIMO FMCW 레이다를 이용한 표적 탐지 과정에서 실제 표적과 허위 표적을 정확히 식별할 수 있어 측정할 수 있는 표적의 속도 범위를 넓힐 수 있을 뿐만 아니라, 이후의 각도 추정 방식을 통해 각도 분해능을 한층 향상시킬 수 있다.
도 1은 단일의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나를 이용한 SIMO 레이다 시스템 구조를 설명한 도면이다.
도 2는 SIMO 시스템과 MIMO 시스템에서 수신 신호 간의 위상차를 설명한 도면이다.
도 3은 MIMO 시스템을 위한 신호 다중화 전략을 설명한 도면이다.
도 4는 코드 분할 다중화를 적용한 MPSK MIMO 레이다 시스템에서의 수신 신호의 R-V 맵 특성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표적 탐지 알고리즘을 요약한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MPSK-MIMO FMCW 레이다 기반의 표적 탐지 장치의 구성을 설명한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 표적 탐지 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 BPSK 방식을 갖는 2×4 MIMO FMCW 레이다를 이용한 각 수신 안테나의 수신 신호에 대한 R-V 맵을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 9 및 도 10은 도 8에 대한 두 가지 케이스의 후보 위상 시퀀스를 생성하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 11은 두 가지 케이스의 위상 시퀀스와의 상관 계수를 비교하는 개념을 설명한 도면이다.
도 12는 BPSK-MIMO FMCW 레이더를 이용한 레이다 수신 신호의 R-V 맵을 예시한 도면이다.
도 13은 도 12와 같은 R-V 맵에서 탐지된 각 표적에 대한 도래각 추정 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 각 타겟의 위상 시퀀스에 대한 상관계수 비교 결과를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 도 12의 R-V 맵에서 실제 타겟 신호를 식별한 결과를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15에서 탐지된 각 표적에 대한 실제 표적 신호를 이용하여 각도를 높은 해상도로 재추정한 결과를 나타낸 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
본 발명은 MPSK-MIMO FMCW 레이다를 기반으로 하는 각도 추정을 이용한 표적 탐지 기법에 대한 것으로, 표적의 거리 및 속도 정보를 추정하기 위해 레이다 신호에 2차원 푸리에 변환을 적용할 때 속도 축에서 발생하는 실제 표적 및 허위 표적들을 포함한 각 표적의 위상 특성을 분석하고, 각도 추정을 이용하여 실제 표적을 탐지할 수 있는 기법을 제안한다.
MPSK-MIMO FMCW 레이다는 다중 입출력(Multiple-Input-Multiple-Output) 방식과 MPSK(M Phase Shift Keying) 방식을 이용한 FMCW 레이다 장치를 의미한다.
구체적으로, MPSK-MIMO FMCW 레이다는 복수의 송신 안테나(예: 송신 어레이 안테나)를 통하여 레이다 신호를 송출하고 복수의 수신 안테나(예:수신 어레이 안테나)를 통해 레이다 신호를 수신한다. 또한, 각각의 송신 안테나마다 서로 다른 값의 위상천이를 인가하는 방식으로 MPSK 코드를 삽입하여 송신 신호를 분리하는 CDM(Code Division Multiplexing) 방식을 이용한다.
MIMO를 이용하는 경우 송신 안테나와 수신 안테나의 개수가 높아져서 SNR 증가를 확보할 수 있고, 각도 추정 분해능을 높일 수 있다. 또한, MPSK 방식을 이용하는 경우 송신 안테나 별로 신호 위상을 달리 부가하여 수신기 입장에서 어떤 송신 안테나로부터 수신된 신호인지 구분할 수 있다.
만일, 송신 안테나가 2개인 경우에는 M=2인 BPSK 방식이 사용될 수 있고, 송신 안테나가 4개인 경우에는 QPSK 방식이 사용될 수 있다. 이러한 방법으로 각 송신 안테나 별로 서로 다른 위상의 신호를 송신할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 MPSK-MIMO FMCW 레이다를 이용하여 레이다 수신 신호에 대한 거리-속도 도메인에서 각 표적을 탐지하고 타겟 하나에 대해 속도 축에서 서로 다른 속도로 탐지되는 여러 개의 표적 신호들 중에서 실제 표적 신호(Real Target)와 허위 표적 신호(Ghost Target)를 구분하여 실제 표적 신호를 명확히 식별할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표적 탐지 장치는 MPSK-MIMO FMCW 레이다 장치를 포함하여 구성되거나 MPSK-MIMO FMCW 레이다 장치와 연결되어 동작할 수 있다.
도 1은 단일의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나를 이용한 SIMO 레이다 시스템 구조를 설명한 도면이다.
도 1의 (a)에서 d는 수신 안테나 간 거리, λ는 레이다의 사용 파장, θ는 수신 안테나에 대한 표적 신호의 도래각(Angle of recived signal)을 나타낸다. 이러한 SIMO 레이다 시스템에서 각 수신 안테나의 신호 사이에는 ω 만큼의 위상차(phase sequence)가 발생한 것을 알 수 있다. 여기서, 위상차는 로 정의될 수 있다.
도 1의 (a)를 참조하면, 각 수신 안테나에 수신된 신호에 대한 거리-속도 맵(R-V 맵)으로부터 표적 신호가 하나 씩 검출되고, 각각의 표적 신호 간에는 위상 차이가 존재하는 것을 알 수 있다.
도 2는 SIMO 시스템과 MIMO 시스템에서 수신 신호 간의 위상차를 설명한 도면이다. 도 2의 상측 그림은 1개의 송신 안테나와 8개의 수신 안테나로 이루어진 1×8 SIMO 레이다 시스템을 나타내고, 하측 그림은 2개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나로 이루어진 2×4 MIMO 레이다 시스템을 나타낸다.
우선, 1×8 SIMO 시스템의 경우 단일의 송신 안테나를 가지므로 수신 안테나의 개수만큼에 해당한 8개의 수신 신호가 발생한다. 다중화된 8개의 각 수신 신호의 위상값은 {0, 1ω, 2ω, …, 7ω}로 표현될 수 있으며, 수신 신호 간에는 ω 만큼의 위상차가 존재하는 것을 알 수 있다.
2×4 MIMO 시스템의 경우 수신 안테나는 4개로 감소하였으나 송신 안테나가 2개이므로 이들의 조합에 의해 총 8개의 수신 신호가 발생하게 된다. 이때, 1번 송신 안테나(TX1)로부터 각 수신 안테나에 들어온 신호의 위상값은 {0, 1ω, 2ω, 3ω}로 표현되고, 2번 수신 안테나(TX2)로부터 각 수신 안테나에 들어온 신호의 위상값은 {4ω, 5ω, 6ω, 7ω}으로 표현될 수 있다. 이러한 MIMO 구조 역시 전체 8개의 수신 신호 간에 ω 만큼의 위상차가 존재한다.
이러한 2×4 MIMO 시스템은 1×8 SIMO 시스템과 동일한 멀티플렉싱 효과를 얻으면서 1×8 SIMO 시스템보다는 적은 안테나 수를 필요로 하므로 안테나 시스템의 사이즈를 줄일 수 있는 이점을 제공한다.
도 3은 MIMO 시스템을 위한 신호 다중화(Multiplexing) 전략을 설명한 도면이다. 도 3의 경우 도 2의 하측 그림과 같은 2개의 송신 안테나를 이용한 MIMO 시스템에 대한 멀티플렉싱 효과를 위한 세가지 전략을 설명한 것이다.
도 3의 (a)는 각 송신 안테나(TX1, TX2)가 서로 다른 시간에 신호를 송신하는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 기법이고, (b)는 각 송신 안테나(TX1, TX2)가 서로 다른 주파수의 신호를 동시 송신하는 주파수 분할 다중화(Time Division Multiplexing) 기법이고, (c)는 각 송신 안테나(TX1, TX2)에서 서로 직교하는 코드를 동시 전송하는 코드 분할 다중화(Code Division Multiplexing) 기법에 해당한다.
본 발명의 실시예는 MPSK(M Phase Shift Keying) 방식을 이용한 MIMO FMCW 레이다를 활용하여 타겟을 탐지하며, 이를 위해 M개의 송신 안테나와 N개의 송신 안테나를 사용하며, M=2인 경우 BPSK 방식, M=4인 경우 QPSK 방식이 적용될 수 있다.
도 4는 코드 분할 다중화를 적용한 MPSK MIMO 레이다 시스템에서의 수신 신호의 R-V 맵 특성을 보여주는 도면이다. 도 4의 (a)는 2개의 송신 안테나를 통해서 BPSK 방식으로 각기 다른 위상으로 신호를 송신한 경우이며, 이 경우 수신 신호의 R-V 맵에는 하나의 표적에 대해 속도 축에서 Vmax 만큼의 속도차를 가진 2개의 표적 신호가 검출된다. 하나의 실제 표적(real target)에 대해 2개의 표적 신호가 검출되며, 이중에서 하나는 실제 표적 신호이고 나머지 하나는 허위 표적 신호에 해당할 수 있으며 이들이 구분되어야 한다.
도 4의 (b)는 4개의 송신 안테나를 통해서 QPSK 방식으로 신호를 송신한 경우이며 이 경우 수신 신호의 R-V 맵에는 하나의 표적에 대해 속도 축에서 Vmax/2 만큼의 속도차를 가진 4개의 표적 신호가 검출된다. 이 역시 하나의 표적에 대해 여러 개의 표적 신호가 검출된 것을 알 수 있고, 이중에서 하나는 실제 표적 신호이고 나머지는 허위 표적 신호에 해당할 수 있다.
본 발명의 실시예는 R-V 맵 상에서 검출되는 각 표적 신호에 대한 위상 어레이 데이터와, 수신 신호의 도래각(θ)에 의해 예상되는 위상차(ω)를 토대로 얻은 후보 위상 어레이를 바탕으로, R-V 맵 내에서 속도 축을 따라 존재하는 복수의 표적 신호 중에서 실제 표적과 허위 표적을 식별하는 기법을 제안한다.
본 발명의 실시예는 이와 같이 MPSK-MIMO FMCW 레이다를 이용한 레이다 수신 신호에서 하나의 표적에 대해 속도 축에서 탐지되는 실제 표적과 허위 표적을 명확히 구별하여 속도 모호성 문제를 해결하도록 한다.
이하의 본 발명의 실시예에서는 M=2인 BPSK 방식을 이용하는 MIMO FMCW 레이다를 이용한 실제 표적 탐지 기법을 대표 예시로 하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표적 탐지 알고리즘을 요약한 도면이다. 도 5의 경우 BPSK-MIMO FMCW 레이다를 활용한 예시를 나타낸다.
우선, 도 5의 (a)와 같이 표적으로부터 반사되어 돌아온 레이다 수신 신호에 대한 거리-속도 맵(R-V 맵)을 생성하고, R-V 맵 내에서 임계 이상의 피크로 검출되는 복수의 표적 신호를 탐지한다. 하나의 실제 표적에 대해 동일 거리 상에 속도 값이 상이한 2개의 표적 신호가 탐지된 것을 확인할 수 있다. 다음으로, 도 5의 (b)와 같이 R-V 맵의 데이터를 활용하여 표적에 대한 대략적인 각도 추정(coarse angle estimation)을 한다. 이때, R-V 맵 내 피크 신호(표적 신호)들을 분석하여 Capon 빔포밍 알고리즘을 기반으로 표적의 도래각(θ)을 추정한다. 이때 R-V 맵 내의 각 표적 신호들의 속도 값은 상이하게 분포하지만 이러한 점은 실제 표적에 대한 대략적인 각도를 추정하는데는 영향을 주지 않는다.
다음, 도 5의 (c)와 같이, 추정한 각도 정보인 도래각(θ)을 이용하여 실제 표적과 허위 표적 신호를 구별한다. 도 5의 (c)에서는 (a)에서 초기 탐지된 2개의 표적 신호 중에서 표적 신호 1(Target 1)을 실제 표적 신호(Real Target)로, 표적 신호 2(Target 2)를 허위 표적 신호(Ghost Target)로 식별한 것에 해당한다.
이후에는 도 5의 (d)와 같이 식별된 실제 표적 신호(real target)의 속도 값을 이용하여 정밀한 각도 추정(fine angle estimation)이 가능해지며, 보다 높은 해상도로 도래각(θ)의 추정이 가능해진다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MPSK-MIMO FMCW 레이다 기반 표적 탐지 장치의 구성을 설명한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 표적 탐지 방법을 설명하는 도면이다.
도 6에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 MPSK-MIMO FMCW 레이다 기반 표적 탐지 장치(100)는 신호 처리부(110), 신호 탐지부(120), 각도 추정부(130), 위상 시퀀스 생성부(140), 후보 위상 시퀀스 생성부(150), 신호 식별부(160)를 포함한다. 여기서, 각 부(110~160)의 동작 및 각 부 간의 데이터 흐름은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
표적 탐지 장치(100)는 MPSK-MIMO FMCW 레이다 장치(미도시)를 포함하여 구성되거나 MPSK-MIMO FMCW 레이다 장치(미도시)와 연결되어 동작할 수 있다. 또한 신호 탐지 장치(100)는 MPSK-MIMO FMCW 레이다 장치(미도시)의 동작을 제어할 수도 있다.
먼저, 신호 처리부(110)는 MPSK-MIMO FMCW 레이다를 이용하여 레이다에서 송출 후 반사되어 수신된 레이다 신호를 획득한다(S710). 그리고 신호 처리부(110)는 획득한 레이다 신호로부터 거리-속도 맵(Range-Velocity Map; R-V 맵)을 생성한다(S720).
여기서 신호 처리부(110)는 레이다의 각 수신 안테나(수신 채널)의 데이터를 푸리에 변환하여 거리-속도 맵을 생성할 수 있다. 거리-속도 맵에는 거리와 속도 축에 대한 레이다 신호의 위상 정보가 포함되어 있다. 신호 처리부(110)는 거리-속도 맵 생성 결과를 신호 탐지부(120)에 전달할 수 있다.
신호 탐지부(120)는 거리-속도 맵으로부터 속도 축에 대해 표적 하나당 실제 표적 신호와 허위 표적 신호로 이루어진 복수의 표적 신호를 탐지한다(S730). 이에 따라, 하나의 표적에 대해 동일 거리 상에서 중첩되어 서로 다른 속도로 존재하는 다수의 표적 신호가 검출될 수 있다. 이때 하나의 실제 표적에 대해서 송신 안테나 개수만큼의 표적 신호들이 검출될 수 있다.
신호 탐지부(120)는 거리-속도 맵에 일반적인 타겟 탐지 알고리즘을 적용하여 임계 이상의 피크 값을 가지는 복수의 표적 신호를 탐지할 수 있고, 탐지 결과를 각도 추정부(130)와 위상 시퀀스 생성부(140)로 제공할 수 있다. 이후의 S740 단계와 S750 단계는 동시에 수행될 수 있다.
이하의 본 발명의 실시예는 M×N MPSK-MIMO FMCW 레이다 장치를 예시한다. 이때 M과 N은 각각 송신 안테나와 수신 안테나 개수를 의미하며, 송신 안테나의 개수에 대응하여 M-PSK 변조 방식이 적용된다. 여기서 물론, 수신 안테나 개수는 송신 안테나 개수와 상이하거나 동일할 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에서, 신호 탐지부(120)는 N개의 수신 안테나로부터 획득되는 N개의 거리-속도 맵에서 각각의 속도 축에 대해 표적 하나당 속도가 다른 M개의 표적 신호를 탐지할 수 있다. M=2인 BPSK 방식의 경우, N개의 거리-속도 맵에 대해 전체 2N개(M×N개)의 표적 신호가 획득될 수 있다.
M=2인 BPSK 방식을 가정하면, 도 5의 (a)에서 처럼, R-V 맵에 타겟 탐지 기법을 적용하면 하나의 표적에 대해 2개의 표적 신호가 서로 다른 속도 값으로 탐지되며, 2개의 표적 신호 중에 하나는 실제 표적 신호이고 나머지 하나는 허위 표적 신호에 해당한다.
도 8은 BPSK 방식을 갖는 2×4 MIMO FMCW 레이다를 이용한 각 수신 안테나의 수신 신호에 대한 R-V 맵을 예시적으로 보여주는 도면이다.
이러한 도 8은 M=2, N=4인 경우로서, 이때 4개의 각 수신 안테나(RX1~RX4)에서의 R-V 맵을 보면, 각 R-V 맵 내에 2개의 표적 신호가 탐지된 것을 확인할 수 있다. 여기서, R-V 맵 내의 2개의 표적 신호 중에서 위쪽에 위치한 표적 신호의 위상 값은 αi, 아래 쪽에 위치한 표적 신호의 위상값은 βi의 기호로 표시하였다. 여기서, i는 수신 안테나의 인덱스를 나타내며, i={1,2,3,4}이다.
본 발명의 실시예에서는 현재 R-V 맵 내 탐지된 표적 신호들에 대해 추출된 위상값에 대한 위상 어레이를, 도래각을 기반으로 추정된 두 가지 케이스의 위상 어레이(후보 위상 어레이)와 각각 비교하여, R-V 맵 내의 표적 신호들 중에서 실제 표적 신호와 허위 표적 신호를 식별할 수 있도록 한다.
이를 위해, 각도 추정부(130)는 신호 탐지부(120)로부터 받은 거리-속도 맵 상의 표적 탐지 결과에 대해 Capon 빔포밍 알고리즘을 적용하여 표적의 도래각(θ)을 추정한다(S740).
표적 탐지 결과에는 동일 거리 빈에 대해 서로 다른 속도의 표적 신호들이 겹쳐 존재하지만 표적의 도래각을 추정하는 데에는 영향을 주지 않는다. Capon 빔포밍을 이용한 도래각 추정은 기 공지된 기법에 해당하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 위상 시퀀스 생성부(140)는 신호 탐지부(120)로부터 받은 거리-속도 맵에서 복수의 표적 신호에 대한 위상값을 추출하고, 각각의 위상값을 속도 값이 높은 신호 순으로 나열하여 위상 시퀀스를 구성할 수 있다(S750).
각 표적 신호에 대한 위상값은 거리-속도 맵 내에서 검출된 각 표적 신호에 대한 위상 성분을 분석하는 것을 통해서 획득될 수 있다.
도 8와 같이 M=2, N=4인 경우에, 위상 시퀀스 생성부(140)는 총 8개의 표적 신호에 대응하여 8개의 위상값을 추출하고, 추출한 8개의 위상값을 상술한 원리로 나열함으로써 와 같은 형태의 위상 시퀀스를 생성할 수 있다.
이처럼, M=2인 BPSK 방식의 경우, 위상 시퀀스 생성부(140)는 N개의 거리-속도 맵에 대해 획득한 전체 2N개의 표적 신호에 대응하여 2N개의 위상값을 추출하되, 각 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 속도 값이 높은 신호에 대해 추출된 위상값을 수신 채널의 순서에 따라 N개 나열하고, 이어서 속도 값이 낮은 나머지 신호에 대해 추출된 위상값을 수신 채널의 순서에 따라 N개 나열하여, 총 2N개의 위상값으로 이루어진 위상 시퀀스를 구성할 수 있다.
그리고, 후보 위상 시퀀스 생성부(150)는 앞서 추정된 도래각을 기초로 복수의 예측 위상값을 도출하고, 예측 위상값들의 순서를 설정 규칙에 따라 서로 달리 배열하여 서로 다른 복수의 후보 위상 시퀀스를 생성할 수 있다(S760).
M=2인 BPSK 방식의 경우, 전체 N개의 수신 안테나의 신호로부터 탐지되는 총 2N개의 표적 신호에 대응하여 eｊ0ω 부터 eｊ(2N-1)ω 까지 총 2N개의 예측 위상값이 연산될 수 있다. 이때, ω은 각 신호 간 위상차이며, 아래 수학식 1에 의해 정의될 수 있다.
여기서, d는 수신 안테나 간 간격, 는 도래각, λ는 레이다의 파장을 나타낸다.
이와 같이, ω는 S740 단계에서 추정된 도래각()을 기초로 수학식 1에 의해 연산 가능하고, 연산한 ω 값을 이용해서 eｊ0ω 부터 eｊ(2N-1)ω에 대입하여, 총 2N개의예측 위상값들을 얻을 수 있다. 여기서 물론, eｊ0ω=eｊ0과 같이 표현될 수 있다.
M=2, N=4인 경우, 후보 위상 시퀀스 생성부(150)는 eｊ0ω 부터 eｊ7ω 까지의 8개의 예측 위상값을 서로 다른 규칙으로 나열하여 복수의 후보 위상 시퀀스를 각각 생성할 수 있다.
구체적으로, M=2, N=4인 경우, 각 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 높은 속도 값에 해당한 표적 신호들을 실제 표적 신호로 가정하여 eｊ0ω 내지 eｊ3ω를 앞쪽에 배열한 제1 후보 위상 시퀀스(S1)를 수학식 2와 같이 생성하고, 반대로 낮은 속도 값에 해당한 표적 신호들을 실제 표적 신호로 가정하여 eｊ0ω 내지 eｊ3ω를 뒤쪽에 배열한 제2 후보 위상 시퀀스(S2)를 수학식 3과 같이 생성할 수 있다.
이때, eｊ0ω 내지 eｊ3ω는 실제 표적 신호와 관련한 예측 위상값들, eｊ4ω 부터 eｊ7ω은 허위 표적 신호와 관련한 예측 위상값을 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 수학식 1의 후보 위상 시퀀스는 Case 1, 수학식 2의 후보 위상 시퀀스는 Case 2로 정의한다.
도 9 및 도 10은 도 8에 대한 두 가지 케이스의 후보 위상 시퀀스를 생성하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 9은 를, 도 10은 를 각각 가정한 경우이다.
즉, 도 9의 경우, 각 수신 안테나(RX1~RX4)에 의한 4개의 거리-속도 맵 내에서, 속도 축에 대해 높은 속도에 위치한 αi으로 표기된 표적 신호(파랑)들을 실제 표적 신호(Real Target)로, 그 아래쪽에 위치한 βi으로 표기된 표적 신호(빨강)들을 허위 표적 신호(Ghost Target)로 가정하여, eｊ0ω 내지 eｊ3ω를 앞쪽에 배열하고 eｊ4ω 부터 eｊ7ω를 뒤쪽에 배열하여 제1 후보 위상 시퀀스(S1)을 생성한 것이다.
반대로, 도 10의 경우, αi으로 표기된 표적 신호(파랑)를 허위 표적 신호(Ghost Target)로, 그 아래쪽의 βi으로 표기된 표적 신호(빨강)를 실제 표적 신호(Real Target)로 가정하여, eｊ4ω 부터 eｊ7ω를 앞쪽에 배열하고 eｊ0ω 내지 eｊ3ω를 뒤쪽에 배열하여 제2 후보 위상 시퀀스(S2)를 생성한 것이다.
다음으로, 신호 식별부(160)는 S750 단계에서 각 표적 신호에 대해 추출된 위상 시퀀스와 S760 단계에서 도래각에 기초하여 획득된 복수의 후보 위상 시퀀스 간의 상관계수를 연산 및 비교한다(S770).
여기서, 상관계수의 연산 방법은 기 공지된 기법을 사용할 수 있다. 복수의 원소들로 이루어진 두 데이터 간의 상관계수를 연산하는 방법은 기존에 다양하게 공지되어 있다. 상관계수가 1에 가까울수록 높은 상관 값을 가지고, -1에 가까울수록 낮은 상관 값을 가질 수 있다.
도 11은 두 가지 케이스의 위상 시퀀스와의 상관 계수를 비교하는 개념을 설명한 도면이다.
도 11와 같이, 신호 식별부(160)는 S750 단계에 의한 위상 시퀀스 와 S760 단계에 의한 제1 후보 위상 시퀀스 간의 제1 상관계수를 구하고, 마찬가지로 위상 시퀀스 와 제2 후보 위상 시퀀스 간의 제2 상관계수를 구한다.
그리고, 신호 식별부(160)는 상관계수를 비교한 결과를 바탕으로, 거리-속도 맵 내의 서로 다른 속도로 탐지된 복수의 표적 신호 중에서 실제 표적 신호를 식별한다(S780).
신호 식별부(160)는 제1 및 제2 상관계수를 서로 비교하여, 실제 추출된 위상 시퀀스가 두 가지 후보 위상 시퀀스 중에서 어떠한 후보 위상 시퀀스와 상관계수가 더 높은지 확인한다. 이때, 신호 식별부(160)는 가장 높은 상관계수를 나타낸 후보 위상 시퀀스를 이용하여 실제 표적 신호를 식별할 수 있다.
만일, 제1 상관계수가 제2 상관계수보다 크면, 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 높은 속도 값에 위치한 αi으로 표기된 표적 신호(파랑)를 실제 표적 신호로 식별하고 낮은 속도 값에 위치한 βi로 표기된 표적 신호(빨강)를 허위 표적 신호로 식별한다.
반대로, 제2 상관계수가 제1 상관계수보다 크면, 복수의 표적 신호 중 낮은 속도 값에 위치한 βi로 표기된 표적 신호(빨강)를 실제 표적 신호로 식별하고, 높은 속도 값에 위치한 αi으로 표기된 표적 신호(파랑)를 허위 표적 신호로 식별한다.
이와 같은 본 발명의 기법을 요약하면 다음과 같다. 레이다 신호를 수신하고 각 수신 채널에서 2차원 푸리에 변환을 통해 생성한 거리-속도 맵으로부터 표적 신호를 탐지한다. 그리고, Capon 빔포밍 알고리즘을 이용하여 표적의 도래각 을 추출한다. 이때, 추출한 도래각을 이용하여 실제 표적과 허위 표적의 순서로 예상되는 두 가지 케이스의 위상 시퀀스를 구성한다. 그리고, 레이다의 각 수신 채널에서 2차원 푸리에 변환을 통해 생성한 거리-속도 맵에서 속도 축에 있는 표적들의 순서를 토대로 위상 시퀀스를 구성한다. 마지막으로, 도래각을 이용하여 구성한 두 가지 케이스의 위상 시퀀스와 2차원 푸리에 변환을 통해 구성한 위상 시퀀스 간의 상관 계수를 비교하여 실제 표적을 탐지한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 타겟 탐지 기법의 경우 서로 다른 거리 빈에서 검출되는 서로 다른 위치의 표적에 대해 개별적으로 수행될 수 있다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 타겟 검출 기법에 대한 시뮬레이션 결과를 설명한다.
도 12는 BPSK-MIMO FMCW 레이더를 이용한 레이다 수신 신호의 R-V 맵을 예시한 도면이다. 실험 환경에서 표적은 2개 존재하였으며, 표적 1은 레이다로부터 7M 거리 및 60°각도 위치에 존재하고, 표적 2는 레이다로부터 12M 거리 및 -40°각도 위치에 존재 존재하는 상황을 가정한다. 이때, 실제 표적(표적 1, 2)에 대해 R-V 도메인에서 2개의 표적 신호가 서로 다른 속도로 탐지된 것을 확인할 수 있다.
도 13은 도 12와 같은 R-V 맵에서 탐지된 각 표적에 대한 도래각 추정 결과를 나타낸 도면이다. Capon 빔포밍 알고리즘을 사용하여 표적 1의 경우 60°의 각도로 추정되었고, 표적 2의 경우 -40°의 각도로 추정되었다.
도 14는 각 타겟의 위상 시퀀스에 대한 상관계수 비교 결과를 나타낸 도면이다. 레이다 신호로부터 추출된 표적 1에 대한 위상 시퀀스는 제1 후보 위상 시퀀스(Case 1)와 보다 높은 상관 계수를 가지고, 레이다 신호로부터 추출된 표적 2에 대한 위상 시퀀스는 제2 후보 위상 시퀀스(Case 2)와 보다 높은 상관 계수를 가지는 것으로 나타났다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 도 12의 R-V 맵에서 실제 타겟 신호를 식별한 결과를 나타낸 도면이다. 앞서 도 14의 결과를 기반으로, 표적 1의 경우 7M에 존재한 2개의 표적 신호 중에서 상측의 표적 신호가 실제 표적 신호이고, 표적 2의 경우 10M에 존재한 2개의 표적 신호 중에서 하측의 표적 신호가 실제 표적 신호임을 식별할 수 있다.
도 16은 도 15에서 탐지된 각 표적에 대한 실제 표적 신호를 이용하여 각도를 높은 해상도로 재추정한 결과를 나타낸 도면이다. 도 16과 같이 실제 표적 신호를 정확히 탐지하고 이를 이용하면 해당 표적의 각도를 보다 높은 정밀도로 추정할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서의 실제 표적 탐지 기법에 따르면, 실제 표적과 허위 표적을 정확히 식별하여 측정할 수 있는 표적의 속도 범위를 넓힐 수 있고, 이후의 각도 추정 방식을 통해 각도 분해능을 한층 향상할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 기법을 통하여 레이다 신호로부터 실제 표적을 올바르게 탐지한다면, 다른 다중화 방식 대비 레이다 반사 단면적(radar cross section: RCS)이 낮은 표적에 대한 신호대잡음비(signal to noise ratio: SNR)를 확보할 수 있고, 움직이는 표적에 대한 각도를 정확히 추정할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 표적 탐지 장치 110: 신호 처리부
120: 신호 탐지부 130: 각도 추정부
140: 위상 시퀀스 생성부 150: 후보 위상 시퀀스 생성부
160: 신호 식별부

Claims (12)

  1. MPSK-MIMO FMCW 레이다 기반의 표적 탐지 장치에 의해 수행되는 표적 탐지 방법에 있어서,
    상기 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 송출 후 반사되어 수신된 레이다 신호로부터 거리-속도 맵을 생성하는 단계;
    상기 거리-속도 맵으로부터 속도 축에 대해 표적 하나당 실제 표적 신호와 허위 표적 신호로 이루어진 복수의 표적 신호를 탐지하는 단계;
    상기 거리-속도 맵 상의 표적 탐지 결과에 대해 Capon 빔포밍 알고리즘을 적용하여 표적의 도래각을 추정하는 단계;
    상기 거리-속도 맵에서 상기 복수의 표적 신호에 대한 위상값을 추출하고 각각의 위상값을 속도 값이 높은 순으로 나열하여 위상 시퀀스를 구성하는 단계;
    상기 도래각을 이용하여 복수의 예측 위상값을 도출하고 예측 위상값들의 순서를 설정 규칙에 따라 서로 달리 배열하여 복수의 후보 위상 시퀀스를 획득하는 단계; 및
    상기 위상 시퀀스와 복수의 후보 위상 시퀀스 간의 상관계수를 연산하여 가장 높은 상관계수를 나타낸 후보 위상 시퀀스를 이용하여 상기 거리-속도 맵 내의 서로 다른 속도의 복수의 표적 신호 중 실제 표적 신호를 식별하는 단계를 포함하는 표적 탐지 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 표적 신호를 탐지하는 단계는,
    M개의 송신 안테나와 N개의 수신 안테나 사이에서 얻어지는 N개의 거리-속도 맵에서 각각의 속도 축에 대해 표적 하나당 속도가 다른 M개의 표적 신호를 탐지하는 표적 탐지 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 위상 시퀀스를 구성하는 단계는,
    M=2인 BPSK 방식의 경우, 상기 N개의 거리-속도 맵에 대해 획득한 전체 2N개의 표적 신호에 대응하여 2N개의 위상값을 추출하되,
    각 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 속도 값이 높은 신호에 대해 추출된 위상값을 수신 채널의 순서에 따라 N개 나열하고, 이어서 속도 값이 낮은 나머지 신호에 대해 추출된 위상값을 수신 채널의 순서에 따라 N개 나열하여, 총 2N개의 위상값으로 이루어진 상기 위상 시퀀스를 구성하는 표적 탐지 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 후보 위상 시퀀스를 생성하는 단계에서,
    M=2인 BPSK 방식의 경우, 전체 N개의 수신 안테나의 신호로부터 탐지되는 총 2N개의 표적 신호에 대응하여 eｊ0ω 부터 eｊ(2N-1)ω 까지 총 2N개의 예측 위상값을 연산하며, ω은 각 신호 간 위상차로 아래 수학식에 의해 정의되는 표적 탐지 방법.

    (여기서, d는 수신 안테나 간 간격, 는 도래각, λ는 레이다의 파장을 나타낸다.)
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 후보 위상 시퀀스를 생성하는 단계는,
    M=2, N=4인 경우, 각 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 높은 속도 값에 해당한 표적 신호를 실제 표적 신호로 가정한 제1 후보 위상 시퀀스(S1)와, 낮은 속도 값에 해당한 표적 신호를 실제 표적 신호로 가정한 제2 후보 위상 시퀀스(S2)를 아래와 같이 생성하는 표적 탐지 방법.
    ,
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 실제 표적 신호를 식별하는 단계는,
    상기 위상 시퀀스와 상기 제1 후보 위상 시퀀스 간의 제1 상관계수와 상기 위상 시퀀스와 상기 제2 후보 위상 시퀀스 간의 제2 상관계수를 비교하여,
    상기 제1 상관계수가 더 크면 상기 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 높은 속도 값에 위치한 표적 신호를 실제 표적 신호로 식별하고, 상기 제2 상관계수가 더 크면 낮은 속도 값에 위치한 표적 신호를 실제 표적 신호로 식별하는 표적 탐지 방법.
  7. MPSK-MIMO FMCW 레이다 기반의 표적 탐지 장치에 있어서,
    상기 MPSK-MIMO FMCW 레이다에서 송출 후 반사되어 수신된 레이다 신호로부터 거리-속도 맵을 생성하는 신호 처리부;
    상기 거리-속도 맵으로부터 속도 축에 대해 표적 하나당 실제 표적 신호와 허위 표적 신호로 이루어진 복수의 표적 신호를 탐지하는 신호 탐지부;
    상기 거리-속도 맵 상의 표적 탐지 결과에 대해 Capon 빔포밍 알고리즘을 적용하여 표적의 도래각을 추정하는 각도 추정부;
    상기 거리-속도 맵에서 상기 복수의 표적 신호에 대한 위상값을 추출하고 각각의 위상값을 속도 값이 높은 순으로 나열하여 위상 시퀀스를 구성하는 위상 시퀀스 생성부;
    상기 도래각을 이용하여 복수의 예측 위상값을 도출하고 예측 위상값들의 순서를 설정 규칙에 따라 서로 달리 배열하여 복수의 후보 위상 시퀀스를 획득하는 후보 위상 시퀀스 생성부; 및
    상기 위상 시퀀스와 복수의 후보 위상 시퀀스 간의 상관계수를 연산하여 가장 높은 상관계수를 나타낸 후보 위상 시퀀스를 이용하여 상기 거리-속도 맵 내의 서로 다른 속도의 복수의 표적 신호 중 실제 표적 신호를 식별하는 신호 식별부를 포함하는 표적 탐지 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 신호 탐지부는,
    M개의 송신 안테나와 N개의 수신 안테나 사이에서 얻어지는 N개의 거리-속도 맵에서 각각의 속도 축에 대해 표적 하나당 속도가 다른 M개의 표적 신호를 탐지하는 표적 탐지 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 위상 시퀀스 생성부는,
    M=2인 BPSK 방식의 경우, 상기 N개의 거리-속도 맵에 대해 획득한 전체 2N개의 표적 신호에 대응하여 2N개의 위상값을 추출하되,
    각 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 속도 값이 높은 신호에 대해 추출된 위상값을 수신 채널의 순서에 따라 N개 나열하고, 이어서 속도 값이 낮은 나머지 신호에 대해 추출된 위상값을 수신 채널의 순서에 따라 N개 나열하여, 총 2N개의 위상값으로 이루어진 상기 위상 시퀀스를 구성하는 표적 탐지 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 후보 위상 시퀀스 생성부는,
    M=2인 BPSK 방식의 경우, 전체 N개의 수신 안테나의 신호로부터 탐지되는 총 2N개의 표적 신호에 대응하여 eｊ0ω 부터 eｊ(2N-1)ω 까지 총 2N개의 예측 위상값을 연산하며, ω은 각 신호 간 위상차로 아래 수학식에 의해 정의되는 표적 탐지 장치.

    (여기서, d는 수신 안테나 간 간격, 는 도래각, λ는 레이다의 파장을 나타낸다.)
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 후보 위상 시퀀스 생성부는,
    M=2, N=4인 경우, 각 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 높은 속도 값에 위치한 표적 신호들을 실제 표적 신호로 가정하여 eｊ0ω 내지 eｊ3ω를 앞쪽에 배열한 제1 후보 위상 시퀀스(S1)와, 낮은 속도 값에 위치한 표적 신호들을 실제 표적 신호로 가정하여 eｊ4ω 내지 eｊ7ω를 앞쪽에 배열한 제2 후보 위상 시퀀스(S2)를 아래와 같이 생성하는 표적 탐지 장치.
    ,
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 신호 식별부는,
    상기 위상 시퀀스와 상기 제1 후보 위상 시퀀스 간의 제1 상관계수와 상기 위상 시퀀스와 상기 제2 후보 위상 시퀀스 간의 제2 상관계수를 비교하여,
    상기 제1 상관계수가 더 크면 상기 거리-속도 맵 내의 2개의 표적 신호 중 높은 속도 값에 위치한 표적 신호를 실제 표적 신호로 식별하고, 상기 제2 상관계수가 더 크면 낮은 속도 값에 위치한 표적 신호를 실제 표적 신호로 식별하는 표적 탐지 장치.
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