KR102654045B1 - 레이더 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치 및 방법이 개시된다. 레이더 신호 처리 방법은 각 단계가 레이더 신호 처리 장치에 의해 수행되는 레이더 신호 처리 방법으로서, 레이더 신호의 웨이블릿 변환(wavelet transform)에 관련된 레벨(level) 값을 설정하는 단계와, 제1 레이더 신호를 수신하는 단계와, 수신된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 웨이블릿 변환하고, 제1 레이더 신호 중 타겟으로부터 반사된 주파수 대역인 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호를 감소시키는 단계와, 타겟 주파수 대역 이외의 신호가 감소된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 역 웨이블릿 변환(inverse wavelet transform)하여 제2 레이더 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

레이더 신호 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING RADAR SIGNAL}
본 개시는 레이더 신호의 노이즈를 제거하는 레이더 신호 처리 기술에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 레이더 신호에 대해 웨이블릿 변환, 임계값에 기반한 일부 신호 제거 및 역 웨이블릿 변환을 통해 레이더 신호의 노이즈를 제거하는 레이더 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
레이더 장치는 레이더 신호를 타겟(예컨대, 차량, 항공기 등)으로 송신하고, 타겟에서 반사된 레이더 신호에 기초하여 타겟에 대한 정보를 획득할 수 있다. 레이더 장치의 레이더 센서에 대한 비용이 저렴하지 않음에 따라, 레이더 장치의 최대 탐지 거리를 향상시켜 타겟을 탐지하는 레이더 센서의 개수를 최소화함으로써 비용을 절감하는 것이 필요하다.
레이더 장치에서 최대 탐지 거리를 향상시키기 위해서는 송신 파워를 높이거나, 수신 노이즈 파워를 줄여야 하지만, 송신 파워를 높이는 것은 전파규정상 한계가 있으므로, 수신 노이즈 파워를 줄이는 방법이 필요하다.
선행기술은 레이더 신호를 이용하여 객체에 대한 정보를 획득하는 구성을 개시하고 있으나, 비용 절감에 대한 필요성을 전혀 고려하고 있지 않다.
따라서, 수신 노이즈 파워를 줄여 레이더 센서의 개수를 최소화할 수 있는 기술이 필요하다.
선행기술: 공개특허 10-2021-0060844(2021.05.27 공개)
본 개시의 일 실시 예는 레이더 신호에 대해 웨이블릿 변환, 임계값에 기반한 일부 신호 제거 및 역 웨이블릿 변환을 통해 레이더 신호에서 노이즈를 제거하여 레이더 센서의 개수를 최소화할 수 있게 하는 레이더 신호 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 일 실시 예는 레이더 신호에 대해 웨이블릿 변환, 임계값에 기반한 일부 신호 제거 및 역 웨이블릿 변환을 통해 레이더 신호의 노이즈를 제거하는 레이더 신호 처리 장치 및 방법일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예는 각 단계가 레이더 신호 처리 장치에 의해 수행되는 레이더 신호 처리 방법으로서, 레이더 신호의 웨이블릿 변환(wavelet transform)에 관련된 레벨(level) 값을 설정하는 단계와, 제1 레이더 신호를 수신하는 단계와, 수신된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 웨이블릿 변환하고, 제1 레이더 신호 중 타겟으로부터 반사된 주파수 대역인 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호를 감소시키는 단계와, 타겟 주파수 대역 이외의 신호가 감소된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 역 웨이블릿 변환(inverse wavelet transform)하여 제2 레이더 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 레이더 신호 처리 방법일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예는 프로세서와, 프로세서와 동작 가능하게 연결되고 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드를 저장하는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서로 하여금, 레이더 신호의 웨이블릿 변환(wavelet transform)에 관련된 레벨(level) 값을 설정하고, 제1 레이더 신호를 수신하고, 수신된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 웨이블릿 변환하고, 제1 레이더 신호 중 타겟으로부터 반사된 주파수 대역인 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호를 감소시키고, 타겟 주파수 대역 이외의 신호가 감소된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 역 웨이블릿 변환(inverse wavelet transform)하여 제2 레이더 신호를 생성하도록 야기하는 코드를 저장하는, 레이더 신호 처리 장치일 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치 및 방법은 레이더 신호에 대해 웨이블릿 변환, 임계값에 기반한 일부 신호 제거 및 역 웨이블릿 변환을 통해 레이더 신호에서 노이즈를 제거하여 레이더 센서의 개수를 최소화할 수 있게 한다. 즉, 레이더 신호 처리 장치 및 방법은 노이즈가 모든 주파수 대역에 발생하나, 설정된 처리 과정을 통해 타겟이 있는 주파수 대역을 제외하고 다른 주파수 대역의 신호를 감소시킴으로써, 레이더 신호의 신호대잡음비를 향상시켜, 레이더 장치의 최대 탐지 거리를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치가 구현되기 위한 환경을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치에서의 웨이블릿 변환 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치에서의 역 웨이블릿 변환 과정을 설명하기 위한 도면이다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치가 구현되기 위한 환경을 나타낸 도면이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치가 구현되기 위한 환경은 레이더 장치(110) 및 레이더 신호 처리 장치(120)를 포함할 수 있다.
레이더 장치(110)는 레이더 신호를 타겟(130)(예컨대, 차량, 항공기 등)으로 송신하고, 타겟(130)에서 반사된 레이더 신호를 수신할 수 있다. 레이더 신호는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 신호일 수 있다.
수신된 레이더 신호는 신호의 세기가 변하는 신호일 수 있고 통상 이를 프레임(frame) 신호라고 부를 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(120)는 레이더 장치(110)로부터 레이더 신호를 전송 받을 수 있다. 여기서, 레이더 신호 처리 장치(120)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해서 레이더 장치(110)로부터 레이더 신호를 전송 받거나 장치간의 시리얼 또는 패러럴 연결을 통해서 레이더 신호를 전송 받을 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(120)는 레이더 신호에서 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역(타겟 외 주파수 대역)의 신호를 감소시킴으로써, 신호대잡음비(signal to noise ratio)를 향상시킬 수 있다. 즉, 노이즈는 모든 주파수 대역에 발생할 수 있으므로, 타겟 주파수 대역 이외의 주파수 대역의 신호 자체를 감소시킴으로써 타겟으로부터 반사된 신호의 저감 없이 신호대잡음비를 향상시킬 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(120)는 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호가 감소된 레이더 신호(즉, 노이즈가 감소된 신호)에 기초하여 타겟에 대한 정보(예를 들어, 타겟의 존재 유무, 종류, 움직임 여부, 이동 속도, 타겟과의 거리 등)를 정확하게 획득할 수 있다.
도 1의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치가 구현되기 위한 환경은 레이더 모듈(111)을 포함한 레이더 신호 처리 장치(121)로서 구성될 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(121)는 레이더 모듈(111)을 구동하여 타겟(131)으로 레이더 신호를 송신(Tx)하고 타겟(131)으로부터 반사된 레이더 신호를 수신하여(Rx) 저장하고, 레이더 신호에 기초하여 타겟에 대한 정보를 획득할 수 있다.
아래에서는 편의상 레이더 장치(110) 및 레이더 신호 처리 장치(120)가 별도로 구현된 실시 예에 따라 설명하지만, 통상의 기술자는 레이더 모듈을 포함한 레이더 신호 처리 장치로서도 본 발명을 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성 일례를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 장치가 별도로 구현되는 경우 레이더 장치로부터 레이더 신호를 전송 받기 위한 통신부(210)를 포함할 수 있다.
통신부(210)는 외부 장치와 데이터를 송수신하기 위한 통신 모듈(211)을 포함할 수 있고, 통신 모듈(211)은 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이동통신 모듈은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.
무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 레이더 신호 처리 장치(200)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다.
무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있다.
근거리 통신 모듈은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth??), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 서버 장치 형태로 구현되거나 랩탑 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등 프로세서 및 메모리를 포함한 형태로 구현될 수 있고, 프로세서를 구동하여 신호 처리가 가능한 컴퓨팅 장치이면 특별히 그 종류를 한정하지 않는다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 사용자에게 데이터 처리 과정 또는 타겟에 대한 정보를 표시하거나 사용자로부터 입력을 받거나 사용자가 제어할 수 있는 인터페이스부(220)를 포함할 수 있다. 인터페이스부(220)는 터치식 또는 기계식 버튼(221), 디스플레이(222) 또는 광 출력이 가능한 LED 또는 음성 출력이 가능한 스피커(223)를 포함할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 도 1을 참조하여 설명한 것처럼, 레이더 신호를 송신 또는 수신하는 레이더부(240)를 포함하여 구현될 수 있고, 이 경우 레이더 신호를 송신(Tx) 또는 수신(Rx)하기 위한 적어도 하나 이상의 안테나(242)를 포함할 수 있고, 레이더 신호를 송신하기 위한 앰프(amplifier), 믹서(mixer) 등의 구성 요소와 수신된 레이더 신호를 처리하기 위한 신호 처리부(241)를 포함할 수 있다. 레이더 신호를 송신 또는 수신하기 위한 하드웨어 또는 소프트웨어 구성은 통상의 기술자에게 알려진 사항이므로 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 수신한 레이더 신호 및 레이더 신호 처리 중간에 생성되는 데이터들을 저장하는 메모리(230)를 포함할 수 있다. 메모리(230)는 프로세서(250)와 동작 가능하게 연결되고 프로세서(250)에서 수행되는 동작과 연관하여 적어도 하나의 코드를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(230)는 프로세서(250)가 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행할 수 있다. 메모리(230)는 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 도 2에 도시되지 않았지만, 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행하는 별개의 인터페이스로서 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(200) 내 프로세서(250)는 레이더 신호의 웨이블릿 변환(wavelet transform)에 관련된 레벨(level) 값을 설정할 수 있다. 프로세서(250)는 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호 감소와 관련된 임계값을 더 설정할 수 있다.
프로세서(250)는 타겟으로부터 반사되는 제1 레이더 신호를 수신하고, 수신된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 웨이블릿 변환할 수 있다. 웨이블릿 변환시, 프로세서(250)는 레벨 값에 기초하여 각 레벨 별로 로우 패스 필터(low pass filter) 및 하이 패스 필터(high pass filter)를 설정하고, 수신된 제1 레이더 신호에 각 레벨 별 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터를 레벨 별로 반복적으로 적용할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(250)는 웨이블릿 변환된 제1 레이더 신호 중 타겟으로부터 반사된 주파수 대역인 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호를 감소시킬 수 있다. 실시예에서, 프로세서(250)는 웨이블릿 변환된 제1 레이더 신호 중 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역에서 미리 설정된 임계값 이하인 제1 레이더 신호의 일부를 제거할 수 있다. 이때, 프로세서(250)는 임계값 이하의 값보다 낮은 제1 레이더 신호의 값을 제로 값('0')으로 변경할 수 있다.
다른 실시 예에서, 프로세서(250)는 웨이블릿 변환을 위해 수행되는 각 레벨 별 하이 패스 필터의 계수를 0으로 설정함으로써 수신된 제1 레이더 신호에서 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호를 제거할 수 있다. 즉, 웨이블릿 변환에서 각 레벨 별 상세 정보(도 4의 detailed information: D)를 제거함으로써 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호를 제거할 수 있다.
프로세서(250)는 타겟 주파수 대역 이외의 신호가 감소된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 역 웨이블릿 변환(inverse wavelet transform)하여 제2 레이더 신호를 생성할 수 있다. 프로세서(250)는 로우 패스 필터 및 하이 패스에 기반한 합성 필터들을 웨이블릿 변환된 제1 레이더 신호에 레벨 별로 반복적으로 적용하여 제2 레이더 신호를 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 웨이블릿 변환 과정에서 각 레벨 별 하이 패스 필터의 계수를 0으로 설정한 경우, 역 웨이블릿 변환에서는 0의 값을 가지는 상세 정보들을 포함해서 역 웨이블릿 변환을 수행할 수 있다.
프로세서(250)는 역 웨이블릿 변환된 제2 레이더 신호에 대해 자기 상관(autocorrelation) 함수를 생성할 수 있다.
프로세서(250)는 자기 상관 함수에 대해 SVD(Singluar Value Decomposition)를 수행하여, 자기 상관 함수를 신호 고유벡터(signal eigenvector)(S)와 노이즈 고유벡터(noise eigenvector)(N)로 구분할 수 있다. 프로세서(250)는 신호 고유벡터와 노이즈 고유벡터를 곱한 값의 역수를 <수학식 1>과 같이 이용하여 의사 스펙트럼(pseudo-spectrum)을 생성하여 노이즈가 제거된 레이더 신호의 고해상도 신호를 생성할 수 있다. 프로세서(250)는 노이즈가 제거된 레이더 신호에 기초하여 타겟에 대한 정보를 획득할 수 있다.
<수학식 1>
의사 스펙트럼 = 1/()
<수학식 1>에서 a는 스펙트럼을 구성하기 위한 전체 주파수 영역을 나타내는 함수(검색 벡터, searching vector)로서 작용하여, 각 주파수 대역에 대해서 검색 벡터를 생성한 후 <수학식 1>에 적용한 결과 값의 피크 값을 비교하여 원하는 주파수를 추정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 도시한 흐름도이다. 하기 각 단계는 레이더 신호 처리 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 단계 S310에서, 레이더 신호 처리 장치는 레이더 신호의 웨이블릿 변환(wavelet transform)에 관련된 레벨(level) 값을 설정할 수 있다.
단계 S320에서, 레이더 신호 처리 장치는 타겟으로부터 반사되는 제1 레이더 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 제1 레이더 신호는 예를 들어, y[n]=s[n]+p[n]일 수 있다. 여기서, s는 사인 신호를 의미하고, p는 노이즈를 의미하며, n은 자연수(1,2,…,N)를 의미한다.
단계 S330에서, 레이더 신호 처리 장치는 수신된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 웨이블릿 변환하면서, 제1 레이더 신호 중 타겟 주파수 대역(타겟으로부터 반사된 주파수 대역)을 제외한 주파수 대역의 신호를 감소시킬 수 있다.
실시예에서, 레이더 신호 처리 장치는 레벨 값에 기초하여 각 레벨 별로 로우 패스 필터(low pass filter) 및 하이 패스 필터(high pass filter)를 설정하고, 수신된 제1 레이더 신호에 각 레벨 별 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터를 레벨 값에 기초하여 반복적으로 적용할 수 있다.
실시예에서, 레이더 신호 처리 장치는 레벨 값이 '3'일 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 레벨 1에서 제1 레이더 신호_#1(410)에 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터를 적용하여 제1 레이더 신호_#2(420, A) 및 제1 레이더 신호_#3(421, D)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 로우 패스 필터의 계수는 변경하지 않고, 계수가 '0'으로 설정된 하이 패스 필터를 적용할 수 있다. 이에 따라, 제1 레이더 신호_#2(420, A)는 제1 레이더 신호_#1(410)에 대한 로우 패스 필터의 출력을 포함하고, 제1 레이더 신호_#3(421, D)는 '0'일 수 있다.
레이더 신호 처리 장치는 레벨 2에서 제1 레이더 신호_#2(420, A)에 로우 패스 필터 및 역시 동일하게 계수가 '0'으로 설정된 하이 패스 필터를 적용하여 제1 레이더 신호_#4(430, AA) 및 제1 레이더 신호_#5(431, AD)를 출력할 수 있다. 제1 레이더 신호_#4(430, AA)는 제1 레이더 신호_#2(420, A)에 대한 로우 패스 필터의 출력을 포함하고, 제1 레이더 신호_#5(431, AD)는 '0'일 수 있다.
또한, 레이더 신호 처리 장치는 레벨 3에서 제1 레이더 신호_#4(430, AA)에 로우 패스 필터 및 역시 동일하게 계수가 '0'으로 설정된 하이 패스 필터를 적용하여 제1 레이더 신호_#6(440, AAA) 및 제1 레이더 신호_#7(441, AAD)을 출력할 수 있다. 제1 레이더 신호_#6(440, AAA)은 제1 레이더 신호_#4(430, AA)에 대한 로우 패스 필터의 출력을 포함하고, 1 레이더 신호_#7(441, AAD)은 '0'일 수 있다.
실시예에서, 레이더 신호 처리 장치는 웨이블릿 변환과 함께 제1 레이더 신호 중 타겟 주파수 대역(타겟으로부터 반사된 주파수 대역)을 제외한 주파수 대역의 신호를 감소시킬 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 웨이블릿 변환된 제1 레이더 신호 중 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역에서 임계값(thresholding) 이하의 값보다 낮은 제1 레이더 신호를 제거할 수 있다. 이때, 레이더 신호 처리 장치는 임계값 이하의 값보다 낮은 값을 제로 값('0')으로 변경하거나 앞에서 설명한 것처럼 웨이블릿 변환의 각 레벨 별로 세부 정보를 생성하는 하이 패스 필터의 계수를 '0'으로 설정할 수 있다.
단계 S340에서, 레이더 신호 처리 장치는 웨이블릿 변환과 함께 타겟 주파수 대역 이외의 주파수 대역의 신호가 제거된 제1 레이더 신호를 레벨 값에 기초하여 역 웨이블릿 변환(inverse wavelet transform)하여 제2 레이더 신호를 생성할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 로우 패스 필터 및 하이 패스에 기반한 합성 필터들을 웨이블릿 변환된 제1 레이더 신호에 레벨 별로 반복적으로 적용하여 제2 레이더 신호를 생성할 수 있다.
실시예에서, 레이더 신호 처리 장치는 레벨 값이 '3'일 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 레벨 3에서 제1 레이더 신호_#6(440, AAA) 및 제1 레이더 신호_#7(441, AAD)에 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터에 기반한 합성 필터들을 적용하여 제1 레이더 신호_#11(510, AA) 및 제1 레이더 신호_#12(511, AD)를 생성할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 레벨 2에서 제1 레이더 신호_#11(510, AA) 및 제1 레이더 신호_#12(511, AD)에 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터에 기반한 합성 필터들을 적용하여 제1 레이더 신호_#13(520, A) 및 제1 레이더 신호_#14(521, D)를 생성할 수 있다. 또한, 레이더 신호 처리 장치는 레벨 1에서 제1 레이더 신호_#13(520, A) 및 제1 레이더 신호_#14(521, D)에 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터에 기반한 합성 필터들을 적용하여 제1 레이더 신호_#15(530)를 노이즈 신호가 저감된 제2 레이더 신호로서 생성할 수 있다.
즉, 레이더 신호 처리 장치는 제1 레이더 신호_#6(440, AAA), 제1 레이더 신호_#7(441, AAD), 제1 레이더 신호_#11(510, AA), 제1 레이더 신호_#12(511, AD), 제1 레이더 신호_#13(520, A) 및 제1 레이더 신호_#14(521, D)에 기초하여 역 웨이블릿 변환 결과로서, 제2 레이더 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 레이더 신호는 노이즈가 제거된 신호로서, Y_M=[y_m[0], y_m[1], ??, y_m[N]]일 수 있다. 제1 레이더 신호_#7(441, AAD), 제1 레이더 신호_#12(511, AD), 제1 레이더 신호_#14(521, D)는 웨이블릿 변환 단계에서 하이 패스 필터의 계수를 '0'으로 설정한 경우 각 신호는 '0'으로 변환된 신호일 수 있다.
단계 S350에서, 레이더 신호 처리 장치는 역 웨이블릿 변환된 제2 레이더 신호에 대해 자기 상관(autocorrelation) 함수를 생성할 수 있다.
단계 S360에서, 레이더 신호 처리 장치는 자기 상관 함수에 대해 SVD(Singluar Value Decomposition)를 수행하여, 신호 고유벡터(signal eigenvector)와 노이즈 고유벡터(noise eigenvector)로 구분할 수 있다.
단계 S370에서, 레이더 신호 처리 장치는 신호 고유벡터와 노이즈 고유벡터를 곱한 값의 역수를 이용하여 앞에서 설명한 <수학식 1>에 기반하여 의사 스펙트럼(pseudo-spectrum)을 생성하고, 의사 스펙트럼에 기초하여 노이즈가 제거된 레이더 신호의 고해상도 신호를 생성하고, 노이즈가 제거된 레이더 신호에 기초하여 타겟에 대한 정보를 획득할 수 있다.
전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 각 장치의 프로세서를 포함할 수도 있다.
한편, 상기 프로그램은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 개시의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 개시에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.
본 개시에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 개시를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 개시의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 인자(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 개시의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 개시의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 레이더 장치
120: 레이더 신호 처리 장치
130: 타겟

Claims (14)

  1. 각 단계가 레이더 신호 처리 장치에 의해 수행되는 레이더 신호 처리 방법으로서,
    레이더 신호의 웨이블릿 변환(wavelet transform)에 관련된 레벨(level) 값을 설정하는 단계;
    제1 레이더 신호를 수신하는 단계;
    수신된 상기 제1 레이더 신호를 상기 레벨 값에 기초하여 웨이블릿 변환하고, 상기 제1 레이더 신호 중 타겟으로부터 반사된 주파수 대역인 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호를 감소시키는 단계; 및
    상기 타겟 주파수 대역 이외의 신호가 감소된 상기 제1 레이더 신호를 상기 레벨 값에 기초하여 역 웨이블릿 변환(inverse wavelet transform)하여 제2 레이더 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감소시키는 단계는,
    상기 레벨 값에 기초하여 각 레벨 별로 로우 패스 필터(low pass filter) 및 하이 패스 필터(high pass filter)를 설정하는 단계; 및
    수신된 상기 제1 레이더 신호에 각 레벨 별 상기 로우 패스 필터 및 상기 하이 패스 필터를 상기 레벨 별로 반복적으로 적용하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감소시키는 단계는,
    웨이블릿 변환된 상기 제1 레이더 신호 중 상기 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역에서 미리 설정된 임계값 이하의 값보다 낮은 상기 제1 레이더 신호를 제거하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 감소시키는 단계는,
    수신된 상기 제1 레이더 신호에 계수가 0으로 설정된 상기 하이 패스 필터를 상기 레벨 별로 반복적으로 적용하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 역 웨이블릿 변환하여 제2 레이더 신호를 생성하는 단계는,
    상기 로우 패스 필터 및 상기 하이 패스에 기반한 합성 필터들을 웨이블릿 변환된 상기 제1 레이더 신호에 상기 레벨 별로 반복적으로 적용하여 상기 제2 레이더 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    역 웨이블릿 변환된 상기 제2 레이더 신호에 대해 자기 상관(autocorrelation) 함수를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자기 상관 함수에 대해 SVD(Singluar Value Decomposition)를 수행하여, 상기 자기 상관 함수를 신호 고유벡터와 노이즈 고유벡터로 구분하는 단계; 및
    상기 신호 고유벡터와 상기 노이즈 고유벡터를 곱한 값의 역수에 기반하여 의사 스펙트럼(pseudo-spectrum)을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  8. 프로세서; 및
    상기 프로세서와 동작 가능하게 연결되고 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드를 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서로 하여금, 레이더 신호의 웨이블릿 변환(wavelet transform)에 관련된 레벨(level) 값을 설정하고, 제1 레이더 신호를 수신하고, 수신된 상기 제1 레이더 신호를 상기 레벨 값에 기초하여 웨이블릿 변환하고, 상기 제1 레이더 신호 중 타겟으로부터 반사된 주파수 대역인 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역의 신호를 감소시키고, 상기 타겟 주파수 대역 이외의 신호가 감소된 상기 제1 레이더 신호를 상기 레벨 값에 기초하여 역 웨이블릿 변환(inverse wavelet transform)하여 제2 레이더 신호를 생성하도록 야기하는 코드를 저장하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
    상기 레벨 값에 기초하여 각 레벨 별로 로우 패스 필터(low pass filter) 및 하이 패스 필터(high pass filter)를 설정하고, 수신된 상기 제1 레이더 신호에 각 레벨 별 상기 로우 패스 필터 및 상기 하이 패스 필터를 상기 레벨 별로 반복적으로 적용하도록 야기하는 코드를 저장하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
    웨이블릿 변환된 상기 제1 레이더 신호 중 상기 타겟 주파수 대역을 제외한 주파수 대역에서 미리 설정된 임계값 이하의 값보다 낮은 상기 제1 레이더 신호를 제거하도록 야기하는 코드를 저장하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
    수신된 상기 제1 레이더 신호에 계수가 0으로 설정된 상기 하이 패스 필터를 상기 레벨 별로 반복적으로 적용하도록 야기하는 코드를 저장하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
    상기 로우 패스 필터 및 상기 하이 패스에 기반한 합성 필터들을 웨이블릿 변환된 상기 제1 레이더 신호에 상기 레벨 별로 반복적으로 적용하여 상기 제2 레이더 신호를 생성하도록 야기하는 코드를 저장하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
    역 웨이블릿 변환된 상기 제2 레이더 신호에 대해 자기 상관(autocorrelation)을 수행하도록 야기하는 코드를 저장하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,
    상기 자기 상관 함수에 대해 SVD(Singluar Value Decomposition)를 수행하여, 상기 자기 상관 함수를 신호 고유벡터와 노이즈 고유벡터로 구분하고, 상기 신호 고유벡터와 상기 노이즈 고유벡터를 곱한 값의 역수에 기반하여 의사 스펙트럼(pseudo-spectrum)을 생성하도록 야기하는 코드를 저장하는,
    레이더 신호 처리 장치.
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