KR102629691B1 - Doppler signal processing sysem and method of processing doppler signal - Google Patents
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Abstract
펄스 도플러 레이더에 의해 수신되는 수신신호에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득하는 도플러 신호 처리 시스템 및 도플러 신호 처리 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 도플러 신호 처리 시스템은 펄스 도플러 레이더로부터 수신신호를 획득하는 신호 획득부; 수신신호에 신호 처리를 수행하여 거리 인덱스 데이터를 획득하는 신호 처리부; 및 거리 인덱스 데이터에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득하는 미세 도플러 신호 획득부를 포함할 수 있다.A Doppler signal processing system and a Doppler signal processing method for acquiring a fine Doppler signal based on a received signal received by a pulse Doppler radar may be disclosed. A Doppler signal processing system according to an embodiment includes a signal acquisition unit that acquires a received signal from a pulse Doppler radar; A signal processing unit that performs signal processing on the received signal to obtain distance index data; And it may include a fine Doppler signal acquisition unit that acquires a fine Doppler signal based on the distance index data.
Description
본 발명은 미세 도플러 신호를 획득하는 도플러 신호 처리 시스템 및 도플러 신호 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Doppler signal processing system and a Doppler signal processing method for acquiring fine Doppler signals.
일반적으로 레이더(Radio Detection and ranging, RADAR)는 인간의 가시거리 한계를 초월하여 원거리에 있는 대상체의 존재를 탐지하는 센서로서, 기상 여건이나 주야에 관계없이 전천후 기능으로 단거리부터 수평선 너머 지구 반대편의 장거리 대상체까지 탐지할 수 있는 고유한 신호의 특성이 있기 때문에 기존의 광학 수단을 이용한 방식과는 완전히 다른 전자파 센서이다.In general, Radar (Radio Detection and Ranging, RADAR) is a sensor that detects the presence of objects at a distance beyond the limits of human visibility. It has an all-weather function regardless of weather conditions or day and night, and can range from a short distance beyond the horizon to a long distance on the other side of the Earth. It is an electromagnetic wave sensor that is completely different from methods using existing optical means because it has unique signal characteristics that can even detect objects.
레이더는 전자파를 이용하여 원거리의 표적을 볼 수 있는 전천후 전자의 눈으로서 항공 운항 및 관제, 지구 및 우주 탐사, 기상관측, 선박 항해, 자동차 속도 측정 및 충돌방지 등의 민수용뿐만 아니라 조기경보, 항만감시, 대공방어, 미사일 유도통제 등의 군사용으로 사용된다.Radar is an all-weather electronic eye that can see distant targets using electromagnetic waves. It is used for civil purposes such as aviation navigation and control, earth and space exploration, weather observation, ship navigation, automobile speed measurement and collision prevention, as well as early warning and port surveillance. It is used for military purposes such as air defense and missile guidance control.
이러한 레이더는 여러 가지 형태의 레이더가 있으며, 이는 전파 형태에 따라 크게 연속파 레이더와 펄스 레이더로 나누어질 수 있다. 연속파 레이더는 도플러 레이더와, FMCW(frequency modulation continuous wave) 레이더로 나뉘고, 펄스 레이더는 펄스 도플러 레이더와 펄스 압축 레이더로 나누어질 수 있다.There are various types of radars, which can be roughly divided into continuous wave radar and pulse radar depending on the type of radio wave. Continuous wave radar can be divided into Doppler radar and FMCW (frequency modulation continuous wave) radar, and pulse radar can be divided into pulse Doppler radar and pulse compression radar.
이중 연속파 레이더의 도플러 레이더는 주파수 및 진폭이 동일한 전파를 발생시키고 그 반사파를 검출하는 것으로, 계속 동일한 전파가 지속적으로 수신되기 때문에 반사파가 언제 돌아왔는지 측정할 수 없어 대상체의 거리를 측정할 수 없는 문제점이 있다. 한편, FMCW 레이더는 주파수를 변조시켜 대상체의 거리를 측정할 수 있다.The Doppler radar of dual continuous wave radar generates radio waves with the same frequency and amplitude and detects the reflected waves. Since the same radio waves are continuously received, it is impossible to measure when the reflected waves return, so the distance to the object cannot be measured. There is. Meanwhile, FMCW radar can measure the distance of an object by modulating the frequency.
최근, 소형 무인기의 이용이 증가함에 따라 소형 무인기를 이용하여 침투 및 정찰 업무를 수행하고 있다. 일반적으로 소형 무인기는 RCS(radar cross section)이 매우 작기 때문에 FMCW 레이더를 이용하여 소형 무인기를 탐지하는 것이 어렵다. 또한, FMCW 레이더는 송신 및 수신을 동시에 수행하기 때문에 송신 안테나 및 수신 안테나를 별도로 필요로 하여 레이더의 크기가 커지는 문제점이 있다. 더욱이, FMCW 레이더는 클러터에 취약하고 대상체의 원거리 탐지에 불리한 문제점이 있다.Recently, as the use of small unmanned aerial vehicles has increased, infiltration and reconnaissance tasks are being performed using small unmanned aerial vehicles. In general, small UAVs have a very small RCS (radar cross section), so it is difficult to detect small UAVs using FMCW radar. In addition, because the FMCW radar performs transmission and reception simultaneously, there is a problem in that the size of the radar is increased by requiring separate transmitting and receiving antennas. Moreover, FMCW radar is vulnerable to clutter and has disadvantages in detecting objects at a long distance.
본 발명은 펄스 도플러 레이더에 의해 수신되는 수신신호에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득하는 도플러 신호 처리 시스템 및 도플러 신호 처리 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a Doppler signal processing system and a Doppler signal processing method for acquiring a fine Doppler signal based on a received signal received by a pulse Doppler radar.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도플러 신호 처리 시스템이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 도플러 신호 처리 시스템은 펄스 도플러 레이더로부터 수신신호를 획득하는 신호 획득부; 상기 수신신호에 신호 처리를 수행하여 거리 인덱스 데이터를 획득하는 신호 처리부; 및 상기 거리 인덱스 데이터에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득하는 미세 도플러 신호 획득부를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a Doppler signal processing system may be disclosed. A Doppler signal processing system according to an embodiment includes a signal acquisition unit that acquires a received signal from a pulse Doppler radar; a signal processing unit that performs signal processing on the received signal to obtain distance index data; And it may include a fine Doppler signal acquisition unit that acquires a fine Doppler signal based on the distance index data.
일 실시예에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 수신신호에 펄스 압축 처리를 수행하는 펄스 압축부; 상기 펄스 압축 처리된 수신신호에 도플러 필터링 처리를 수행하는 도플러 필터링부; 상기 도플러 필터링 처리된 수신신호에 CFAR(constant false alarm rate) 처리를 수행하는 CFAR 처리부; 상기 CFAR 처리된 수신신호에 클러스터링 처리를 수행하여 클러스터 데이터를 획득하는 클러스터링 처리부; 상기 클러스터 데이터에 기초하여 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 센트로이딩 처리부; 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하여 거리 인덱스 값을 결정하는 오차 산출부; 및 상기 거리 인덱스 값에 기초하여 상기 펄스 압축된 수신신호의 거리 방향 데이터에 해당하는 상기 거리 인덱스 데이터를 획득하는 거리 방향 데이터 획득부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the signal processing unit includes a pulse compression unit that performs pulse compression processing on the received signal; a Doppler filtering unit that performs Doppler filtering on the pulse-compressed received signal; a CFAR processing unit that performs CFAR (constant false alarm rate) processing on the Doppler filtered received signal; a clustering processing unit that performs clustering processing on the CFAR-processed received signal to obtain cluster data; a centroiding processing unit that calculates distance and speed information of a cluster based on the cluster data; an error calculation unit that determines a distance index value by calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information; And it may include a distance direction data acquisition unit that acquires the distance index data corresponding to the distance direction data of the pulse-compressed received signal based on the distance index value.
일 실시예에 있어서, 상기 펄스 압축부는 정합 필터(matched filter)를 이용하여 상기 수신신호에 대해 거리 방향으로 상기 펄스 압축 처리를 수행할 수 있다.In one embodiment, the pulse compression unit may perform the pulse compression processing on the received signal in the distance direction using a matched filter.
일 실시예에 있어서, 상기 도플러 필터링부는 상기 펄스 압축 처리된 수신신호를 펄스 방향으로 FFT(fast Fourier transform)를 수행할 수 있다.In one embodiment, the Doppler filtering unit may perform fast Fourier transform (FFT) on the pulse-compressed received signal in the pulse direction.
일 실시예에 있어서, 상기 CFAR 처리부는 상기 도플러 필터링 처리된 수신신호에 거리 방향으로 상기 CFAR 처리를 수행하여 히트(HIT) 데이트를 획득할 수 있다.In one embodiment, the CFAR processor may obtain hit data by performing the CFAR processing on the Doppler filtered received signal in the distance direction.
일 실시예에 있어서, 상기 클러스터링 처리부는 상기 히트 데이터를 이용하여 인접 히트간을 묶는 상기 클러스터링 처리를 수행하여 상기 클러스터 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, the clustering processing unit may obtain the cluster data by performing the clustering process to group adjacent hits using the hit data.
일 실시예에 있어서, 상기 클러스터링 처리부는 상기 히트 데이터 중 가장 큰 파워를 갖는 히트 데이터를 중심으로 인접한 히트 데이터를 묶는 상기 클러스터링 처리를 수행할 수 있다.In one embodiment, the clustering processor may perform the clustering process to group adjacent hit data around the hit data with the greatest power among the hit data.
일 실시예에 있어서, 상기 센트로이딩 처리부는 상기 클러스터 데이터의 무게 중심을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출할 수 있다.In one embodiment, the centroiding processor may calculate the distance and speed information of the cluster using the center of gravity of the cluster data.
일 실시예에 있어서, 상기 센트로이딩 처리부는 상기 클러스터 데이터에서 가장 큰 파워를 가지는 제1 셀과 상기 제1 셀의 좌우 셀을 이용하여 상기 무게 중심을 산출하고, 상기 무게 중심을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출할 수 있다.In one embodiment, the centroiding processing unit calculates the center of gravity using the first cell with the greatest power in the cluster data and the left and right cells of the first cell, and uses the center of gravity to determine the center of gravity of the cluster. Distance and speed information can be calculated.
일 실시예에 있어서, 상기 오차 산출부는In one embodiment, the error calculation unit
(수학식)(mathematical expression)
상기 수학식을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하고, 상기 수학식에서 R1은 상기 클러스터의 거리를 나타내고, R2는 상기 추적 예상 거리를 나타내고, V1은 상기 클러스터의 속도를 나타내고, V2는 상기 추적 예상 속도를 나타낼 수 있다.The above equation is used to calculate the error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information. In the above equation, R1 represents the distance of the cluster, R2 represents the expected tracking distance, and V1 is It represents the speed of the cluster, and V2 may represent the expected tracking speed.
일 실시예에 있어서, 상기 오차 산출부는 상기 클러스터에서 상기 오차가 가장 작은 클러스터를 결정하고, 상기 결정된 클러스터에 해당하는 상기 거리 인덱스 값을 획득할 수 있다.In one embodiment, the error calculation unit may determine a cluster with the smallest error among the clusters and obtain the distance index value corresponding to the determined cluster.
일 실시예에 있어서, 상기 거리 방향 데이터 획득부는 상기 펄스 압축된 수신신호로부터 상기 거리 인덱스 값에 해당하는 거리 인덱스 데이터를 결정하여 추출할 수 있다.In one embodiment, the distance direction data acquisition unit may determine and extract distance index data corresponding to the distance index value from the pulse-compressed received signal.
일 실시예에 있어서, 상기 미세 도플러 신호 획득부는 상기 거리 인덱스 데이터에 STFT(short time Fourier transform) 처리를 수행하여 상기 미세 도플러 신호를 획득할 수 있다.In one embodiment, the fine Doppler signal acquisition unit may acquire the fine Doppler signal by performing short time Fourier transform (STFT) processing on the distance index data.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도플러 신호 처리 시스템에서의 도플러 신호 처리 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 도플러 신호 처리 방법은 상기 도플러 신호 처리 시스템의 신호 획득부에서, 펄스 도플러 레이더로부터 수신신호를 획득하는 단계; 상기 도플러 신호 처리 시스템의 신호 처리부에서, 상기 수신신호에 신호 처리를 수행하여 거리 인덱스 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 도플러 신호 처리 시스템의 미세 도플러 신호 획득부에서, 상기 거리 인덱스 데이터에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a Doppler signal processing method in a Doppler signal processing system may be disclosed. A Doppler signal processing method according to an embodiment includes acquiring a received signal from a pulse Doppler radar in a signal acquisition unit of the Doppler signal processing system; Obtaining distance index data by performing signal processing on the received signal, in a signal processor of the Doppler signal processing system; and acquiring, in a fine Doppler signal acquisition unit of the Doppler signal processing system, a fine Doppler signal based on the distance index data.
일 실시예에 있어서, 상기 수신신호에 신호 처리를 수행하여 거리 인덱스 데이터를 획득하는 단계는 상기 수신신호에 펄스 압축 처리를 수행하는 단계; 상기 펄스 압축 처리된 수신신호에 도플러 필터링 처리를 수행하는 단계; 상기 도플러 필터링 처리된 수신신호에 CFAR 처리를 수행하는 단계; 상기 CFAR 처리된 수신신호에 클러스터링 처리를 수행하여 클러스터 데이터를 획득하는 단계; 상기 클러스터 데이터에 기초하여 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 단계; 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하여 거리 인덱스 값을 결정하는 단계; 및 상기 거리 인덱스 값에 기초하여 상기 펄스 압축된 수신신호의 거리 방향 데이터에 해당하는 상기 거리 인덱스 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, performing signal processing on the received signal to obtain distance index data includes performing pulse compression processing on the received signal; performing Doppler filtering on the pulse-compressed received signal; performing CFAR processing on the Doppler filtered received signal; Obtaining cluster data by performing clustering processing on the CFAR-processed received signal; calculating distance and speed information of a cluster based on the cluster data; determining a distance index value by calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information; And it may include obtaining the distance index data corresponding to distance direction data of the pulse-compressed received signal based on the distance index value.
일 실시예에 있어서, 상기 수신신호에 펄스 압축 처리를 수행하는 단계는 정합 필터를 이용하여 상기 수신신호에 대해 거리 방향으로 상기 펄스 압축 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, performing pulse compression processing on the received signal may include performing pulse compression processing on the received signal in the distance direction using a matched filter.
일 실시예에 있어서, 상기 펄스 압축 처리된 수신신호에 도플러 필터링 처리를 수행하는 단계는 상기 펄스 압축 처리된 수신신호를 펄스 방향으로 FFT를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, performing Doppler filtering processing on the pulse-compressed received signal may include performing FFT on the pulse-compressed received signal in a pulse direction.
일 실시예에 있어서, 상기 도플러 필터링 처리된 수신신호에 CFAR 처리를 수행하는 단계는 상기 도플러 필터링 처리된 수신신호에 거리 방향으로 상기 CFAR 처리를 수행하여 히트 데이트를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, performing CFAR processing on the Doppler filtered received signal may include performing the CFAR processing on the Doppler filtered received signal in a distance direction to obtain hit data.
일 실시예에 있어서, 상기 CFAR 처리된 수신신호에 클러스터링 처리를 수행하여 클러스터 데이터를 획득하는 단계는 상기 히트 데이터를 이용하여 인접 히트간을 묶는 상기 클러스터링 처리를 수행하여 상기 클러스터 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of performing clustering processing on the CFAR-processed received signal to obtain cluster data includes performing the clustering process of grouping adjacent hits using the hit data to obtain the cluster data. It can be included.
일 실시예에 있어서, 상기 히트 데이터를 이용하여 인접 히트간을 묶는 상기 클러스터링 처리를 수행하여 상기 클러스터 데이터를 획득하는 단계는 상기 히트 데이터 중 가장 큰 파워를 갖는 히트 데이터를 중심으로 인접한 히트 데이터를 묶는 상기 클러스터링 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of obtaining the cluster data by performing the clustering process to group adjacent hits using the hit data includes grouping adjacent hit data around the hit data with the greatest power among the hit data. It may include performing the clustering process.
일 실시예에 있어서, 상기 클러스터 데이터에 기초하여 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 단계는 상기 클러스터 데이터의 무게 중심을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, calculating the distance and speed information of the cluster based on the cluster data may include calculating the distance and speed information of the cluster using the center of gravity of the cluster data.
일 실시예에 있어서, 상기 클러스터 데이터의 무게 중심을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 단계는 상기 클러스터 데이터에서 가장 큰 파워를 가지는 제1 셀과 상기 제1 셀의 좌우 셀을 이용하여 상기 무게 중심을 산출하는 단계; 및 상기 무게 중심을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, calculating the distance and speed information of the cluster using the center of gravity of the cluster data uses the first cell with the greatest power in the cluster data and the left and right cells of the first cell. calculating the center of gravity; And it may include calculating distance and speed information of the cluster using the center of gravity.
일 실시예에 있어서, 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하여 거리 인덱스 값을 결정하는 단계는In one embodiment, the step of determining a distance index value by calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information
(수학식)(mathematical expression)
상기 수학식을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 수학식에서 R1은 상기 클러스터의 거리를 나타내고, R2는 상기 추적 예상 거리를 나타내고, V1은 상기 클러스터의 속도를 나타내고, V2는 상기 추적 예상 속도를 나타낼 수 있다.Comprising the step of calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information using the equation, wherein R1 represents the distance of the cluster and R2 represents the expected tracking distance. , V1 may represent the speed of the cluster, and V2 may represent the expected tracking speed.
일 실시예에 있어서, 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하여 거리 인덱스 값을 결정하는 단계는 상기 클러스터에서 상기 오차가 가장 작은 클러스터를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 클러스터에 해당하는 상기 거리 인덱스 값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, determining a distance index value by calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information includes determining a cluster in the cluster with the smallest error; and obtaining the distance index value corresponding to the determined cluster.
일 실시예에 있어서, 상기 거리 인덱스 값에 기초하여 상기 펄스 압축된 수신신호의 거리 방향 데이터에 해당하는 상기 거리 인덱스 데이터를 획득하는 단계는 상기 펄스 압축된 수신신호로부터 상기 거리 인덱스 값에 해당하는 거리 인덱스 데이터를 결정하여 추출하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of acquiring the distance index data corresponding to the distance direction data of the pulse-compressed received signal based on the distance index value includes the distance corresponding to the distance index value from the pulse-compressed received signal. It may include the step of determining and extracting index data.
일 실시예에 있어서, 상기 거리 인덱스 데이터에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득하는 단계는 상기 거리 인덱스 데이터에 STFT 처리를 수행하여 상기 미세 도플러 신호를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, acquiring the fine Doppler signal based on the distance index data may include obtaining the fine Doppler signal by performing STFT processing on the distance index data.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 펄스 도플러 레이더로부터 실시간으로 제공되는 수신신호를 이용하여 미세 도플러 신호를 획득할 수 있으며, 미세 도플러 신호를 이용하여 소형 무인기 특징을 획득할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a fine Doppler signal can be acquired using a received signal provided in real time from a pulse Doppler radar, and the characteristics of a small unmanned aerial vehicle can be acquired using the fine Doppler signal.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 도플러 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 압축부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 필터링부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도플러 필터링부에 의해 도플러 필터링된 신호를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CFAR 처리부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CFAR 처리부에 의해 CFAR 처리된 히트 데이터를 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터링 처리를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 무게중심을 이용하여 거리 및 속도 정보를 산출하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 압축 데이터로부터 거리 인덱스 데이터를 추출하는 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 인덱스 데이터를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 미세 도플러 신호를 획득하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 도플러 신호를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram schematically showing a pulse Doppler system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a signal processing unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a pulse compression unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a Doppler filtering unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a signal Doppler filtered by a Doppler filtering unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing a CFAR processing unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing hit data processed by CFAR by the CFAR processing unit according to an embodiment of the present invention.
Figures 8A to 8D are diagrams showing clustering processing according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram showing an example of calculating distance and speed information using the center of gravity according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram showing an example of extracting distance index data from pulse compression data according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram showing distance index data according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a flowchart showing a method of acquiring a fine Doppler signal according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a diagram showing a fine Doppler signal according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.Embodiments of the present invention are illustrated for the purpose of explaining the technical idea of the present invention. The scope of rights according to the present invention is not limited to the embodiments presented below or the specific description of these embodiments.
본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.All technical and scientific terms used in the present invention, unless otherwise defined, have meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. All terms used in the present invention are selected for the purpose of more clearly explaining the present invention and are not selected to limit the scope of rights according to the present invention.
본 발명에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.Expressions such as "comprising", "comprising", "having", etc. used in the present invention are open terms that imply the possibility of including other embodiments, unless otherwise stated in the phrase or sentence containing the expression. It should be understood as (open-ended terms).
본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.Singular expressions described in the present invention may include plural meanings unless otherwise specified, and this also applies to singular expressions recited in the claims.
본 발명에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 분리될 수 있다.The term “unit” used in the present invention refers to software or hardware components such as a field-programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC). However, “wealth” is not limited to hardware and software. The “copy” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to reproduce on one or more processors. Thus, as an example, “part” refers to software components, such as object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, Includes segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functionality provided within components and “parts” may be combined into smaller numbers of components and “parts” or may be separated into additional components and “parts”.
본 발명에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.The expression "based on" as used in the present invention is used to describe one or more factors that influence the act or operation of a decision judgment described in the phrase or sentence containing the expression, and this expression refers to the decision , it does not exclude additional factors that influence the act or operation of judgment.
본 발명에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, when a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it means that the component can be directly connected or connected to another component, or in a new different configuration. It should be understood as something that can be connected or connected through elements.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In the accompanying drawings, identical or corresponding components are given the same reference numerals. Additionally, in the description of the following embodiments, overlapping descriptions of identical or corresponding components may be omitted. However, even if descriptions of components are omitted, it is not intended that such components are not included in any embodiment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 도플러 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 펄스 도플러 시스템(100)은 신호 획득부(110), 신호 처리부(120) 및 미세 도플러 신호 획득부(130)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram schematically showing a pulse Doppler system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the pulse Doppler system 100 may include a signal acquisition unit 110, a signal processing unit 120, and a fine Doppler signal acquisition unit 130.
신호 획득부(110)는 수신신호를 획득할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 획득부(110)는 레이더(도시하지 않음)에 연결되고, 레이더로부터 수신신호를 획득할 수 있다. 예를 들면, 레이더는 펄스 도플러 레이더를 포함할 수 있다. 그러나, 레이더는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The signal acquisition unit 110 may acquire a received signal. In one embodiment, the signal acquisition unit 110 is connected to a radar (not shown) and can acquire a received signal from the radar. For example, the radar may include pulse Doppler radar. However, radar is not necessarily limited to this.
신호 처리부(120)는 신호 획득부(110)에 연결될 수 있다. 신호 처리부(120)는 신호 획득부(110)에 의해 획득된 수신신호에 신호 처리를 수행하여 거리 인덱스 데이터를 획득할 수 있다.The signal processing unit 120 may be connected to the signal acquisition unit 110. The signal processor 120 may obtain distance index data by performing signal processing on the received signal obtained by the signal acquisition unit 110.
미세 도플러 신호 획득부(130)는 신호 처리부(120)에 연결될 수 있다. 미세 도플러 신호 획득부(130)는 신호 처리부(120)에 의해 획득된 거리 인덱스 데이터에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득할 수 있다.The fine Doppler signal acquisition unit 130 may be connected to the signal processing unit 120. The fine Doppler signal acquisition unit 130 may acquire a fine Doppler signal based on the distance index data acquired by the signal processing unit 120.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 신호 처리부(120)는 펄스 압축부(210), 도플러 필터링부(220), CFAR(constant false alarm rate) 처리부(230), 클러스터링 처리부(240), 센트로이딩 처리부(250), 오차 산출부(260) 및 거리 방향 데이터 획득부(270)를 포함할 수 있다.Figure 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a signal processing unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the signal processing unit 120 includes a pulse compression unit 210, a Doppler filtering unit 220, a constant false alarm rate (CFAR) processing unit 230, a clustering processing unit 240, and a centroiding processing unit 250. , may include an error calculation unit 260 and a distance direction data acquisition unit 270.
펄스 압축부(210)는 수신신호에 펄스 압축 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 펄스 압축부(210)는 정합 필터(matched filter)를 이용하여 수신신호에 대해 거리 방향으로 펄스 압축을 수행할 수 있다. 예를 들면, 펄스 압축부(210)는 도 3에 도시된 바와 같이, 입력 신호(즉, 수신신호, s(t))에 FFT(fast Fourier transform)를 수행하는 FFT 처리부(310), 정합 필터 임펄스(matched filter impulse(reference signal), h(t))를 제공하는 정합 필터 임펄스부(320), 입력 신호(s(t))와 정합 필터 임펄스의 컨벌루션(convolution)을 수행하는 배율부(multiplier)(330) 및 컨벌루션 처리된 신호에 IFFT(inverse fast Fourier transform) 처리를 수행하여 정합 필터 출력 신호(y(t))를 생성하는 IFFT 처리부(340)를 포함할 수 있다.The pulse compression unit 210 may perform pulse compression processing on the received signal. In one embodiment, the pulse compression unit 210 may perform pulse compression on the received signal in the distance direction using a matched filter. For example, as shown in FIG. 3, the pulse compression unit 210 includes an FFT processing unit 310 that performs FFT (fast Fourier transform) on the input signal (i.e., received signal, s(t)), and a matched filter. A matched filter impulse unit 320 that provides an impulse (matched filter impulse (reference signal), h(t)), and a multiplier that performs convolution of the input signal (s(t)) and the matched filter impulse. ) 330 and an IFFT processing unit 340 that generates a matched filter output signal (y(t)) by performing IFFT (inverse fast Fourier transform) processing on the convolution-processed signal.
도플러 필터링부(220)는 펄스 압축부(210)에 연결될 수 있다. 도플러 필터링부(220)는 펄스 압축부(210)에 의해 펄스 압축된 수신신호에 대해 도플러 필터링 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 필터링부(220)는 복수의 수신신호를 수신하고 수신된 수신신호를 펄스방향으로 FFT를 수행할 수 있다. 예를 들면, 도플러 필터링부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이, M개의 펄스신호를 수신하고 수신된 펄스신호를 펄스 방향으로 M 포인트 FFT를 수행하여, 도 5에 도시된 바와 같이 도플러 필터링된 수신신호를 생성할 수 있다.The Doppler filtering unit 220 may be connected to the pulse compression unit 210. The Doppler filtering unit 220 may perform Doppler filtering processing on the received signal pulse-compressed by the pulse compressing unit 210. In one embodiment, the Doppler filtering unit 220 may receive a plurality of received signals and perform FFT on the received signals in the pulse direction. For example, the Doppler filtering unit 220 receives M pulse signals as shown in FIG. 4 and performs M point FFT on the received pulse signals in the pulse direction to perform Doppler filtering as shown in FIG. 5. A received signal can be generated.
CFAR 처리부(230)는 도플러 필터링부(220)에 연결될 수 있다. CFAR 처리부(230)는 도플러 필터링부(220)에 의해 도플러 필터링된 수신신호에 CFAR 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, CFAR 처리부(230)는 수신신호에 거리 방향으로 CFAR 처리를 수행하여 히트(HIT) 데이트를 획득할 수 있다. 예를 들면, CFAR 처리부(230)는 도 6에 도시된 바와 같이 비균일한 잡음환경에서 우수한 OS-CFAR를 사용하여, 도 7에 도시된 바와 같이 CFAR 처리된 히트 데이터를 획득할 수 있다.The CFAR processing unit 230 may be connected to the Doppler filtering unit 220. The CFAR processing unit 230 may perform CFAR processing on the received signal Doppler filtered by the Doppler filtering unit 220. In one embodiment, the CFAR processing unit 230 may obtain hit data by performing CFAR processing on the received signal in the distance direction. For example, the CFAR processing unit 230 can use excellent OS-CFAR in a non-uniform noise environment as shown in FIG. 6 to obtain CFAR-processed hit data as shown in FIG. 7.
클러스터링 처리부(240) CFAR 처리부(230)에 연결될 수 있다. 클러스터링 처리부(240)는 CFAR 처리부(230)에 의해 CFAR 처리된 수신신호에 클러스터링 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 클러스터링 처리부(240)는 히트 데이터를 이용하여 인접 히트간 묶는 클러스터링 처리를 수행하여 클러스터 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들면, 클러스터링 처리부(240)는 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 히트 데이터 중 가장 큰 파워를 갖는 히트 데이터를 중심으로 인접한 히트 데이터를 묶는 클러스터링 처리를 수행할 수 있다.The clustering processing unit 240 may be connected to the CFAR processing unit 230. The clustering processing unit 240 may perform clustering processing on the received signal that has been CFAR processed by the CFAR processing unit 230. In one embodiment, the clustering processor 240 may obtain cluster data by performing clustering processing to group adjacent hits using hit data. For example, the clustering processing unit 240 may perform a clustering process to group adjacent hit data around the hit data with the greatest power among the hit data, as shown in FIGS. 8A to 8D.
센트로이딩 처리부(250)는 클러스터링 처리부(240)에 연결될 수 있다. 센트로이딩 처리부(250)는 클러스터링 처리부(240)에 의해 획득된 클러스터 데이터에 기초하여 거리 및 속도 정보를 산출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 센트로이딩 처리부(250)는 클러스터 데이터의 무게 중심을 이용하여 각 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출할 수 있다. 예를 들면, 센트로이딩 처리부(250)는 도 9에 도시된 바와 같이, 클러스터 데이터에서 가장 큰 파워를 가지는 셀과 좌우 2셀을 이용하여 무게 중심을 산출하고, 산출된 무게중심을 이용하여 각 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출할 수 있다.The centroiding processing unit 250 may be connected to the clustering processing unit 240. The centroiding processing unit 250 may calculate distance and speed information based on cluster data obtained by the clustering processing unit 240. In one embodiment, the centroiding processor 250 may calculate the distance and speed information of each cluster using the center of gravity of the cluster data. For example, as shown in FIG. 9, the centroiding processing unit 250 calculates the center of gravity using the cell with the greatest power in the cluster data and the two cells on the left and right, and uses the calculated center of gravity to calculate the center of gravity for each cluster. Distance and speed information can be calculated.
오차 산출부(260)는 센트로이딩 처리부(250)에 연결될 수 있다. 오차 산출부(260)는 센트로이딩 처리부(250)에 의해 산출된 각 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보에 기초하여 오차를 산출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 오차 산출부(260)는 센트로이딩 처리부(250)에 의해 산출된 각 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출할 수 있다. 예를 들면, 오차 산출부(260)는 센트로이딩 처리부(250)에 의해 산출된 각 클러스터의 거리(R1) 및 속도(V1) 정보와, 추적 예상 거리(R2) 및 속도(V2) 정보 간의 오차를 아래의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.The error calculation unit 260 may be connected to the centroiding processing unit 250. The error calculation unit 260 may calculate the error based on the distance and speed information of each cluster calculated by the centroiding processing unit 250 and the expected tracking distance and speed information. In one embodiment, the error calculation unit 260 may calculate an error between the distance and speed information of each cluster calculated by the centroiding processing unit 250 and the expected tracking distance and speed information. For example, the error calculation unit 260 calculates the error between the distance (R1) and speed (V1) information of each cluster calculated by the centroiding processing unit 250 and the expected tracking distance (R2) and speed (V2) information. can be calculated using the equation below.
일 실시예에 있어서, 오차 산출부(260)는 클러스터들 중에서 거리 및 속도 오차가 가장 작은 클러스터를 결정하고, 결정된 클러스터에 해당하는 거리 인덱스 값을 획득할 수 있다.In one embodiment, the error calculation unit 260 may determine a cluster with the smallest distance and speed error among clusters and obtain a distance index value corresponding to the determined cluster.
거리 방향 데이터 획득부(270)는 오차 산출부(260)에 연결될 수 있다. 거리 방향 데이터 획득부(270)는 오차 산출부(260)에 의해 획득된 거리 인덱스 값에 기초하여 펄스 압축된 수신신호의 거리 방향 데이터에 해당하는 거리 인덱스 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 거리 방향 데이터 획득부(270)는 펄스 압축부(210)에 의해 펄스 압축된 수신 신호로부터 오차 산출부(260)에 의해 획득된 거리 인덱스 값에 해당하는 거리 인덱스 데이터를 추출할 수 있다. 예를 들면, 거리 방향 데이터 획득부(270)는 도 10에 도시된 바와 같이, 펄스 압축부(210)에 의해 펄스 압축된 수신신호로부터 오차 산출부(260)에 의해 획득된 거리 인덱스 값에 해당하는 거리 인덱스 데이터(R index 801)를 결정할 수 있다. 거리 방향 데이터 획득부(270)는 도 11에 도시된 바와 같이 결정된 거리 인덱스 데이터(R index 801)를 획득할 수 있다.The distance direction data acquisition unit 270 may be connected to the error calculation unit 260. The distance direction data acquisition unit 270 may acquire distance index data corresponding to the distance direction data of the pulse-compressed received signal based on the distance index value acquired by the error calculation unit 260. In one embodiment, the distance direction data acquisition unit 270 extracts distance index data corresponding to the distance index value obtained by the error calculation unit 260 from the received signal pulse-compressed by the pulse compression unit 210. can do. For example, as shown in FIG. 10, the distance direction data acquisition unit 270 corresponds to the distance index value obtained by the error calculation unit 260 from the received signal pulse-compressed by the pulse compression unit 210. Distance index data (R index 801) can be determined. The distance direction data acquisition unit 270 may acquire the determined distance index data (R index 801) as shown in FIG. 11.
본 발명에 도시된 흐름도에서 프로세스 단계들, 방법 단계들, 알고리즘들 등이 순차적인 순서로 설명되었지만, 그러한 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들은 임의의 적합한 순서로 작동되도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 다양한 실시예들에서 설명되는 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들의 단계들이 본 발명에서 기술된 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 일부 단계들이 비동시적으로 수행되는 것으로서 설명되더라도, 다른 실시예에서는 이러한 일부 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 도면에서의 묘사에 의한 프로세스의 예시는 예시된 프로세스가 그에 대한 다른 변화들 및 수정들을 제외하는 것을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스 또는 그의 단계들 중 임의의 것이 본 발명의 다양한 실시예들 중 하나 이상에 필수적임을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스가 바람직하다는 것을 의미하지 않는다.Although process steps, method steps, algorithms, etc. are described in a sequential order in the flow diagrams shown herein, such processes, methods, and algorithms may be configured to operate in any suitable order. In other words, the steps of the processes, methods and algorithms described in various embodiments of the invention do not need to be performed in the order described herein. Additionally, although some steps are described as being performed asynchronously, in other embodiments, some such steps may be performed concurrently. Additionally, the illustration of a process by depiction in the drawings does not mean that the illustrated process excludes other variations and modifications thereto, and that any of the illustrated process or steps thereof may be incorporated into any of the various embodiments of the invention. It does not imply that more than one is required, nor does it imply that the illustrated process is preferred.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 미세 도플러 신호를 획득하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 12를 참조하면, 단계 S1202에서, 도플러 신호 처리 시스템(100)은 레이더로부터 수신신호를 획득할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 신호 처리 시스템(100)의 신호 획득부(110)는 펄스 도플러 레이더로부터 수신신호를 획득할 수 있다.Figure 12 is a flowchart showing a method of acquiring a fine Doppler signal according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, in step S1202, the Doppler signal processing system 100 may acquire a received signal from the radar. In one embodiment, the signal acquisition unit 110 of the Doppler signal processing system 100 may acquire a received signal from a pulse Doppler radar.
단계 S1204에서, 도플러 신호 처리 시스템(100)은 수신신호에 펄스 압축 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 신호 처리 시스템(100)의 신호 처리부(120)는 정합 필터를 이용하여 수신신호에 대해 거리 방향으로 펄스 압축을 수행할 수 있다.In step S1204, the Doppler signal processing system 100 may perform pulse compression processing on the received signal. In one embodiment, the signal processor 120 of the Doppler signal processing system 100 may perform pulse compression on the received signal in the distance direction using a matched filter.
단계 S1206에서, 도플러 신호 처리 시스템(100)은 펄스 압축된 수신신호에 대해 도플러 필터링 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 신호 처리 시스템(100)의 신호 처리부(120)는 펄스 압축된 수신신호를 펄스방향으로 FFT를 수행하여 도플러 필터링된 수신신호를 생성할 수 있다.In step S1206, the Doppler signal processing system 100 may perform Doppler filtering processing on the pulse-compressed received signal. In one embodiment, the signal processor 120 of the Doppler signal processing system 100 may perform FFT on the pulse-compressed received signal in the pulse direction to generate a Doppler-filtered received signal.
단계 S1208에서, 도플러 신호 처리 시스템(100)은 도플러 필터링된 수신신호에 CFAR 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 신호 처리 시스템(100)의 신호 처리부(120)는 도플러 필터링된 수신신호에 거리 방향으로 CFAR 처리를 수행하여 히트 데이트를 획득할 수 있다.In step S1208, the Doppler signal processing system 100 may perform CFAR processing on the Doppler filtered received signal. In one embodiment, the signal processor 120 of the Doppler signal processing system 100 may obtain hit data by performing CFAR processing on the Doppler filtered received signal in the distance direction.
단계 S1210에서, 도플러 신호 처리 시스템(100)은 CFAR 처리된 수신신호에 클러스터링 처리를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 신호 처리 시스템(100)의 신호 처리부(120)는 히트 데이터를 이용하여 인접 히트간 묶는 클러스터링 처리를 수행하여 클러스터 데이터를 획득할 수 있다.In step S1210, the Doppler signal processing system 100 may perform clustering processing on the CFAR-processed received signal. In one embodiment, the signal processing unit 120 of the Doppler signal processing system 100 may obtain cluster data by performing clustering processing to group adjacent hits using hit data.
단계 S1212에서, 도플러 신호 처리 시스템(100)은 획득된 클러스터 데이터에 기초하여 거리 및 속도 정보를 산출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 신호 처리 시스템(100)의 신호 처리부(120)는 클러스터 데이터에서 가장 큰 파워를 가지는 셀과 좌우 2셀을 이용하여 무게 중심을 산출하고, 산출된 무게중심을 이용하여 각 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출할 수 있다.In step S1212, the Doppler signal processing system 100 may calculate distance and speed information based on the acquired cluster data. In one embodiment, the signal processing unit 120 of the Doppler signal processing system 100 calculates the center of gravity using the cell with the highest power in the cluster data and the two cells on the left and right, and uses the calculated center of gravity to calculate each center of gravity. Cluster distance and speed information can be calculated.
단계 S1214에서, 도플러 신호 처리 시스템(100)은 산출된 각 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보에 기초하여 오차를 산출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 신호 처리 시스템(100)의 신호 처리부(120)는 산출된 각 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출할 수 있다. 신호 처리부(120)는 클러스터들 중에서 거리 및 속도 오차가 가장 작은 클러스터를 결정하고, 결정된 클러스터에 해당하는 거리 인덱스 값을 획득할 수 있다.In step S1214, the Doppler signal processing system 100 may calculate an error based on the calculated distance and speed information of each cluster and the expected tracking distance and speed information. In one embodiment, the signal processing unit 120 of the Doppler signal processing system 100 may calculate an error between the calculated distance and speed information of each cluster and the expected tracking distance and speed information. The signal processing unit 120 may determine a cluster with the smallest distance and speed error among the clusters and obtain a distance index value corresponding to the determined cluster.
단계 S1216에서, 도플러 신호 처리 시스템(100)은 획득된 거리 인덱스 값에 기초하여 펄스 압축된 수신신호의 거리 방향 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 신호 처리 시스템(100)의 신호 처리부(120)는 펄스 압축된 수신신호로부터 거리 인덱스 값에 해당하는 거리 인덱스 데이터를 결정하고, 결정된 거리 인덱스 데이터를 획득할 수 있다.In step S1216, the Doppler signal processing system 100 may obtain distance direction data of the pulse-compressed received signal based on the obtained distance index value. In one embodiment, the signal processor 120 of the Doppler signal processing system 100 may determine distance index data corresponding to a distance index value from the pulse-compressed received signal and obtain the determined distance index data.
단계 S1218에서, 도플러 신호 처리 시스템(100)은 획득된 거리 인덱스 데이터에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도플러 신호 처리 시스템(100)의 미세 도플러 신호 획득부(130)는 획득된 거리 인덱스 데이터에 STFT(short time Fourier transform) 처리를 수행하여, 도 13에 도시된 바와 같이 미세 도플러 신호를 획득할 수 있다.In step S1218, the Doppler signal processing system 100 may acquire a fine Doppler signal based on the acquired distance index data. In one embodiment, the fine Doppler signal acquisition unit 130 of the Doppler signal processing system 100 performs short time Fourier transform (STFT) processing on the acquired distance index data to obtain fine Doppler data as shown in FIG. 13. A signal can be obtained.
위 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 위 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 위 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.Although the above method has been described through specific embodiments, the above method can also be implemented as computer-readable code on a computer-readable recording medium. Computer-readable recording media include all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices. Additionally, computer-readable recording media can be distributed across computer systems connected to a network, so that computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. And, functional programs, codes, and code segments for implementing the above embodiments can be easily deduced by programmers in the technical field to which the present invention pertains.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 발명의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the technical idea of the present invention has been described through some embodiments and examples shown in the accompanying drawings, it does not depart from the technical idea and scope of the present invention that can be understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. It should be noted that various substitutions, modifications and changes may be made within the scope. Furthermore, such substitutions, modifications and alterations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100: 도플러 신호 처리 시스템, 110: 신호 획득부, 120: 신호 처리부, 130: 미세 도플러 신호 획득부, 210: 펄스 압축부, 220: 도플러 필터링부, 230: CFAR 처리부, 240: 클러스터링 처리부, 250: 센트로이딩 처리부, 260: 오차 산출부, 270: 거리 방향 데이터 획득부100: Doppler signal processing system, 110: signal acquisition unit, 120: signal processing unit, 130: fine Doppler signal acquisition unit, 210: pulse compression unit, 220: Doppler filtering unit, 230: CFAR processing unit, 240: clustering processing unit, 250: Centroiding processing unit, 260: error calculation unit, 270: distance direction data acquisition unit
Claims (26)
펄스 도플러 레이더로부터 수신신호를 획득하는 신호 획득부;
상기 수신신호에 신호 처리를 수행하여 거리 인덱스 데이터를 획득하는 신호 처리부; 및
상기 거리 인덱스 데이터에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득하는 미세 도플러 신호 획득부
를 포함하고,
상기 신호 처리부는
상기 수신신호에 펄스 압축 처리를 수행하는 펄스 압축부;
상기 펄스 압축 처리된 수신신호에 도플러 필터링 처리를 수행하는 도플러 필터링부;
상기 도플러 필터링 처리된 수신신호에 CFAR(constant false alarm rate) 처리를 수행하는 CFAR 처리부;
상기 CFAR 처리된 수신신호에 클러스터링 처리를 수행하여 클러스터 데이터를 획득하는 클러스터링 처리부;
상기 클러스터 데이터에 기초하여 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 센트로이딩 처리부;
상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하여 거리 인덱스 값을 결정하는 오차 산출부; 및
상기 거리 인덱스 값에 기초하여 상기 펄스 압축된 수신신호의 거리 방향 데이터에 해당하는 상기 거리 인덱스 데이터를 획득하는 거리 방향 데이터 획득부
를 포함하며,
상기 센트로이딩 처리부는 상기 클러스터 데이터에서 가장 큰 파워를 가지는 제1 셀과 상기 제1 셀의 좌우 셀을 이용하여 무게 중심을 산출하고, 상기 무게 중심을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 도플러 신호 처리 시스템.A Doppler signal processing system, comprising:
A signal acquisition unit that acquires a received signal from a pulse Doppler radar;
a signal processing unit that performs signal processing on the received signal to obtain distance index data; and
A fine Doppler signal acquisition unit that acquires a fine Doppler signal based on the distance index data.
Including,
The signal processing unit
a pulse compression unit that performs pulse compression processing on the received signal;
a Doppler filtering unit that performs Doppler filtering on the pulse-compressed received signal;
a CFAR processing unit that performs CFAR (constant false alarm rate) processing on the Doppler filtered received signal;
a clustering processing unit that performs clustering processing on the CFAR-processed received signal to obtain cluster data;
a centroiding processing unit that calculates distance and speed information of a cluster based on the cluster data;
an error calculation unit that determines a distance index value by calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information; and
A distance direction data acquisition unit that acquires the distance index data corresponding to the distance direction data of the pulse-compressed received signal based on the distance index value.
Includes,
The centroiding processing unit calculates the center of gravity using the first cell with the greatest power in the cluster data and the left and right cells of the first cell, and calculates the distance and speed information of the cluster using the center of gravity. Doppler signal processing system.
(수학식)
상기 수학식을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하고,
상기 수학식에서 R1은 상기 클러스터의 거리를 나타내고, R2는 상기 추적 예상 거리를 나타내고, V1은 상기 클러스터의 속도를 나타내고, V2는 상기 추적 예상 속도를 나타내는 도플러 신호 처리 시스템.The method of claim 1, wherein the error calculation unit
(mathematical expression)
Calculate the error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information using the above equation,
In the above equation, R1 represents the distance of the cluster, R2 represents the expected tracking distance, V1 represents the speed of the cluster, and V2 represents the expected tracking speed. Doppler signal processing system.
상기 도플러 신호 처리 시스템의 신호 획득부에서, 펄스 도플러 레이더로부터 수신신호를 획득하는 단계;
상기 도플러 신호 처리 시스템의 신호 처리부에서, 상기 수신신호에 신호 처리를 수행하여 거리 인덱스 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 도플러 신호 처리 시스템의 미세 도플러 신호 획득부에서, 상기 거리 인덱스 데이터에 기초하여 미세 도플러 신호를 획득하는 단계
를 포함하고,
상기 수신신호에 신호 처리를 수행하여 거리 인덱스 데이터를 획득하는 단계는
상기 수신신호에 펄스 압축 처리를 수행하는 단계;
상기 펄스 압축 처리된 수신신호에 도플러 필터링 처리를 수행하는 단계;
상기 도플러 필터링 처리된 수신신호에 CFAR 처리를 수행하는 단계;
상기 CFAR 처리된 수신신호에 클러스터링 처리를 수행하여 클러스터 데이터를 획득하는 단계;
상기 클러스터 데이터에 기초하여 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 단계;
상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하여 거리 인덱스 값을 결정하는 단계; 및
상기 거리 인덱스 값에 기초하여 상기 펄스 압축된 수신신호의 거리 방향 데이터에 해당하는 상기 거리 인덱스 데이터를 획득하는 단계
를 포함하며,
상기 클러스터 데이터의 무게 중심을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 단계는
상기 클러스터 데이터에서 가장 큰 파워를 가지는 제1 셀과 상기 제1 셀의 좌우 셀을 이용하여 상기 무게 중심을 산출하는 단계; 및
상기 무게 중심을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보를 산출하는 단계
를 포함하는 도플러 신호 처리 방법.As a Doppler signal processing method in a Doppler signal processing system,
Acquiring a received signal from a pulse Doppler radar in a signal acquisition unit of the Doppler signal processing system;
Obtaining distance index data by performing signal processing on the received signal, in a signal processor of the Doppler signal processing system; and
In the fine Doppler signal acquisition unit of the Doppler signal processing system, acquiring a fine Doppler signal based on the distance index data.
Including,
The step of performing signal processing on the received signal to obtain distance index data is
performing pulse compression processing on the received signal;
performing Doppler filtering on the pulse-compressed received signal;
performing CFAR processing on the Doppler filtered received signal;
Obtaining cluster data by performing clustering processing on the CFAR-processed received signal;
calculating distance and speed information of a cluster based on the cluster data;
determining a distance index value by calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information; and
Obtaining the distance index data corresponding to the distance direction data of the pulse compressed received signal based on the distance index value.
Includes,
The step of calculating the distance and speed information of the cluster using the center of gravity of the cluster data is
calculating the center of gravity using a first cell with the greatest power in the cluster data and left and right cells of the first cell; and
Calculating distance and speed information of the cluster using the center of gravity
Doppler signal processing method comprising.
정합 필터를 이용하여 상기 수신신호에 대해 거리 방향으로 상기 펄스 압축 처리를 수행하는 단계
를 포함하는 도플러 신호 처리 방법.The method of claim 14, wherein performing pulse compression processing on the received signal comprises:
Performing the pulse compression processing on the received signal in the distance direction using a matched filter.
Doppler signal processing method comprising.
상기 펄스 압축 처리된 수신신호를 펄스 방향으로 FFT를 수행하는 단계
를 포함하는 도플러 신호 처리 방법.The method of claim 14, wherein performing Doppler filtering on the pulse compressed received signal comprises:
Performing FFT on the pulse-compressed received signal in the pulse direction
Doppler signal processing method comprising.
상기 도플러 필터링 처리된 수신신호에 거리 방향으로 상기 CFAR 처리를 수행하여 히트 데이터를 획득하는 단계
를 포함하는 도플러 신호 처리 방법.The method of claim 14, wherein performing CFAR processing on the Doppler filtered received signal comprises:
Obtaining hit data by performing the CFAR processing on the Doppler filtered received signal in the distance direction.
Doppler signal processing method comprising.
상기 히트 데이터를 이용하여 인접 히트간을 묶는 상기 클러스터링 처리를 수행하여 상기 클러스터 데이터를 획득하는 단계
를 포함하는 도플러 신호 처리 방법.The method of claim 18, wherein obtaining cluster data by performing clustering processing on the CFAR-processed received signal comprises:
Obtaining the cluster data by performing the clustering process to group adjacent hits using the hit data.
Doppler signal processing method comprising.
상기 히트 데이터 중 가장 큰 파워를 갖는 히트 데이터를 중심으로 인접한 히트 데이터를 묶는 상기 클러스터링 처리를 수행하는 단계
를 포함하는 도플러 신호 처리 방법.The method of claim 19, wherein the step of obtaining the cluster data by performing the clustering process to group adjacent hits using the hit data
Performing the clustering process to group adjacent hit data around the hit data with the greatest power among the hit data.
Doppler signal processing method comprising.
(수학식)
상기 수학식을 이용하여 상기 클러스터의 거리 및 속도 정보와, 추적 예상 거리 및 속도 정보 간의 오차를 산출하는 단계
를 포함하고,
상기 수학식에서 R1은 상기 클러스터의 거리를 나타내고, R2는 상기 추적 예상 거리를 나타내고, V1은 상기 클러스터의 속도를 나타내고, V2는 상기 추적 예상 속도를 나타내는 도플러 신호 처리 방법.The method of claim 14, wherein the step of determining a distance index value by calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information
(mathematical expression)
Calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information using the above equation.
Including,
In the above equation, R1 represents the distance of the cluster, R2 represents the expected tracking distance, V1 represents the speed of the cluster, and V2 represents the expected tracking speed.
상기 클러스터에서 상기 오차가 가장 작은 클러스터를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 클러스터에 해당하는 상기 거리 인덱스 값을 획득하는 단계
를 포함하는 도플러 신호 처리 방법.The method of claim 23, wherein the step of determining a distance index value by calculating an error between the distance and speed information of the cluster and the expected tracking distance and speed information
determining a cluster with the smallest error among the clusters; and
Obtaining the distance index value corresponding to the determined cluster
Doppler signal processing method comprising.
상기 펄스 압축된 수신신호로부터 상기 거리 인덱스 값에 해당하는 거리 인덱스 데이터를 결정하여 추출하는 단계
를 포함하는 도플러 신호 처리 방법.The method of claim 14, wherein acquiring the distance index data corresponding to the distance direction data of the pulse-compressed received signal based on the distance index value comprises:
Determining and extracting distance index data corresponding to the distance index value from the pulse compressed received signal
Doppler signal processing method comprising.
상기 거리 인덱스 데이터에 STFT 처리를 수행하여 상기 미세 도플러 신호를 획득하는 단계
를 포함하는 도플러 신호 처리 방법.The method of claim 14, wherein acquiring a fine Doppler signal based on the distance index data comprises
Obtaining the fine Doppler signal by performing STFT processing on the distance index data.
Doppler signal processing method comprising.
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|---|---|---|---|
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