KR102662229B1 - 타켓 물체 감지 방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 레이더 장치가 타켓 물체를 감지하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타 차량의 레이더 장치에 의해서 수신되는 간섭신호를 인지하여 이를 억제하여 타켓 물체 감지 성능을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 일 실시예는 타켓 물체 감지를 위한 송신신호를 전송하는 신호 송신부와 송신신호가 타켓 물체에 반사되어 발생하는 타켓신호를 포함하는 수신신호를 수신하는 신호 수신부와 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 주파수 스펙트럼 정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성 정보를 추출하는 신호 분석부와 주기성 정보에 기초하여 수신신호에 간섭신호가 포함되었는지를 판단하는 판단부 및 간섭신호를 억제하여 타켓신호를 추출하는 타켓 검출부를 포함하는 타켓 물체 감지 장치 및 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 차량용 레이더 장치가 타켓 물체를 감지하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타 차량의 레이더 장치에 의해서 수신되는 간섭신호를 인지하여 이를 제거하여 타켓 물체 감지 성능을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. .
차량용 레이더는 차량에 탑재될 수 있는 다양한 형태의 레이더 장치를 의미하는 것으로 열악한 기상조건 또는 운전자의 부주의로 인한 사고 발생 가능성을 예방하고, 차량 주변의 물체를 감지하는 데에 사용되는 장치를 의미한다.
근래 안전과 운전자 편의에 대한 관심이 높아지면서, 이러한 차량용 레이더 장치를 이용한 다양한 차량 안전 및 편의 기술이 개발되고 있다. 일 예로, 전방 차량을 감지하고, 감지된 전방 차량을 자동으로 추종하여 주행하도록 하는 스마트 크루즈 기술, 자동 주행 기술 및 자동 긴급 정지 기술 등의 다양한 기술이 개발되고 있다.
이러한 기술에 광범위하게 사용될 수 있는 차량용 레이더는 신호를 송신한 후 물체에 의해 반사되는 신호를 이용하여 주변 물체를 감지할 수 있다.
그러나, 차량용 레이더의 광범위한 보급으로 레이더 신호 상호 간의 간섭문제가 발생되고 있다. 특히, 간섭차량의 레이더 신호가 자 차량의 레이더 신호에 비해서 매우 짧은 펄스로 송신되는 경우, 간섭차량의 레이더 신호는 자차 레이더 수신 신호의 한 주기 내에서 매우 반복적이고 주기적인 형태로 수신된다. 이로 인해서, 자 차량의 타켓 신호의 감지가 어려운 문제점이 발생한다.
이러한 배경에서, 본 실시예는 레이더 장치에서 획득한 수신신호를 분석하여 타 레이더 신호에 의한 간섭신호가 존재하는지를 확인하는 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
또한, 본 실시예는 수신신호의 분석을 통해서 간섭신호의 종류를 확인하고, 간섭신호의 종류에 따라 구분되는 타켓 물체 감지 파라미터를 설정하여 타켓 물체 감지 성능을 향상시키고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해서 안출된 일 실시예는 타켓 물체 감지를 위한 송신신호를 전송하는 신호 송신부와 송신신호가 타켓 물체에 반사되어 발생하는 타켓신호를 포함하는 수신신호를 수신하는 신호 수신부와 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 주파수 스펙트럼 정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성 정보를 추출하는 신호 분석부와 주기성 정보에 기초하여 수신신호에 간섭신호가 포함되었는지를 판단하는 판단부 및 간섭신호를 제거하여 타켓신호를 추출하는 타켓 검출부를 포함하는 타켓 물체 감지 장치를 제공한다.
일 실시예는 타켓 물체 감지를 위한 송신신호를 전송하는 신호 송신단계와 송신신호가 타켓 물체에 반사되어 발생하는 타켓신호를 포함하는 수신신호를 수신하는 신호 수신단계와 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 주파수 스펙트럼 정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성 정보를 추출하는 신호 분석단계와 주기성 정보에 기초하여 수신신호에 간섭신호가 포함되었는지를 판단하는 판단단계 및 간섭신호를 제거하여 타켓신호를 추출하는 타켓 검출단계를 포함하는 타켓 물체 감지 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 타켓 물체 감지 장치에서 획득한 수신신호를 분석하여 간섭신호를 효율적으로 제거함으로써 타켓 물체 감지 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 간섭신호의 종류를 구분하여 그에 맞는 타켓 검출 파라미터를 조정함으로써 다양한 간섭신호가 존재하는 환경에서도 타켓 물체 감지 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 간섭신호에 따른 타켓 신호의 감지 성능 열화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 타켓 물체 감지 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 고속 퓨리에 변환을 통해 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 바이너리 주파수 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 바이너리 주파수 스펙트럼을 이용하여 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 바이너리 피크 주파수 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 바이너리 피크 주파수 스펙트럼을 이용하여 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 역 고속 퓨리에 변환을 통해 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 간섭신호 종류를 구분하기 위한 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 주기성 정보에서 피크 값 성분을 억제한 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 피크 값 성분을 억제한 후 변환한 변환 주파수 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 타켓 물체 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 타켓 물체 감지 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 고속 퓨리에 변환을 통해 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 바이너리 주파수 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 바이너리 주파수 스펙트럼을 이용하여 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 바이너리 피크 주파수 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 바이너리 피크 주파수 스펙트럼을 이용하여 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 역 고속 퓨리에 변환을 통해 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 간섭신호 종류를 구분하기 위한 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 주기성 정보에서 피크 값 성분을 억제한 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 피크 값 성분을 억제한 후 변환한 변환 주파수 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 타켓 물체 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 타켓 물체 감지 장치 및 타켓 물체 감지 방법을 개시한다.
차량용 레이더가 점차 대중화되고 있는 상황에서 이를 이용한 다양한 운전자 편의 기능이 개발되고 있다. Adaptive Cruise Control(ACC) 기능은 이러한 편의 기능 중의 일 예로, 전방 타켓 차량과의 안전거리를 자동으로 유지하면서, 차량의 속도 또는 조향을 자동으로 제어하는 기능이다.
그러나, 이러한 기능이 정상적으로 작동하여 운전자에게 편의를 제공하기 위해서는 전방 차량을 지속적으로 감지하여 트래킹할 수 있는 레이더 장치의 고 신뢰성이 매우 중요하다. 레이더 장치는 시야가 확보되지 않는 폭우나 안개 상황에서 카메라 등의 타 센서보다 신뢰성이 높으나, 도로상에 존재하는 다양한 구조물 또는 대향차량에서 송신되는 레이더 신호 등이 존재하는 상황에서는 다양한 간섭신호의 발생으로 인해서 타켓 물체를 감지하는 성능에 열화가 발생할 수 있다.
예를 들어, FMCW(Frequency modulated continuous waveform) 레이더의 상호 간섭은 잡음 전력 증가의 형태로 나타나며 이는 간섭신호로 인한 타겟 검출의 실패로 이어진다. 특히, 간섭차량의 간섭신호가 자차의 레이더의 비해 매우 짧은 펄스를 송신하는 경우, 간섭신호는 자차 레이더 수신 신호의 한 주기 내의 시간영역에서 매우 반복적이고 주기적인 형태로 수신되어 타겟 검출에 악영향을 준다. 또한, 철제 구조물이 밀집된 도로 환경에서는 자 차량이 송신한 송신신호가 철제 구조물에 반사되어 클러터 신호로 수신될 수 있으며, 이러한 클러터 신호도 간섭신호로 타켓 검출에 악영향을 준다.
본 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다수의 요인으로 인한 간섭신호가 발생되는 환경에서도 간섭신호를 검출하여 제거하여 타켓 물체를 빠르고 정확하게 검출할 수 있는 타켓 물체 감지 장치 및 타켓 물체 감지 방법에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 간섭신호의 종류를 구별하여 타켓 물체 감지를 위한 신호처리 과정에서의 파라미터를 동적으로 변경 적용함으로써, 보다 정확한 타켓 물체 감지 성능을 제공하기 위한 방법 및 장치를 설명한다.
이하에서 설명하는 클러터(Clutter)는 레이더 기술에서 지면, 해면, 빗방울 등으로부터 발생하는 불필요한 반사파에 의해 나타나는 반향(echo) 등의 반사 장애를 의미한다. 본 명세서에서의 클러터 구조물은 클러터의 원인이 되는 물체를 의미하며, 클러터 신호는 불필요한 반사파에 의해서 레이더로 수신되는 신호성분을 의미한다. 클러터 신호는 일반적인 노이즈 신호와 구분되는 것으로 타켓 물체에 의한 타켓 신호보다 더 강한 세기로 수신될 수 있어서, 타켓 물체의 검출에 문제가 발생하도록 한다. 이하에서, 기재하는 클러터 구조물은 레이더 신호가 수신될 때 클러터 신호를 발생시키는 도로 주변 또는 도로상의 구조물을 의미할 수 있다.
본 명세서에서는 타 차량으로 인한 레이더 신호 또는 클러터 구조물에 의한 클러터 신호를 간섭신호로 기재하여 설명한다. 즉, 간섭신호는 레이더 신호 및 클러터 신호를 포함하는 의미로 사용될 수 있으며, 이 외에도 타켓신호의 검출 성능을 약화시킬 수 있는 다양한 신호를 의미한다.
도 1은 간섭신호에 따른 타켓 신호의 감지 성능 열화를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 자 차량(110)과 타 차량(120)이 반대방향으로 주행하는 상황(100)에서 자 차량(110)의 레이더 송신신호와 타 차량(120)의 레이더 송신신호는 상호 간섭신호로 작용할 수 있다. 예를 들어, 타 차량(120)의 레이더 송신신호는 자 차량(110)의 수신신호로 수신될 수 있다. 타 차량(120)의 레이더 송신신호가 자 차량(110)의 레이더 송신신호에 비해서 시간 축 상에서 짧은 주기를 가지는 경우, 자 차량(110)은 한 주기 내에서 반복적이고 주기적인 간섭신호를 수신하게 되어 타켓 신호 검출에 악영향을 미친다.
또한, 차량이 철제 터널 등을 통과할 때, 다수의 철제 터널 구조물에 의해서 반사된 반사신호가 수신신호로 수신되어 타켓 검출에 악영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 송신신호에 대한 반사율이 높은 철제 구조물이 일정 간격으로 다수 배치된 환경에서 해당 철제 구조물에 송신신호가 반사되어 수신되는 간섭신호가 다수 발생하게 되어 타켓 신호 검출 성능이 약화될 수 있다.
구체적으로, 간섭신호가 수신신호에 포함되어 수신되는 경우, 수신신호의 주파수 스펙트럼(150)은 다수의 간섭신호 성분을 포함한다. 다수의 간섭신호 성분으로 인해서 타켓 물체에 의한 타켓 신호 성분(160)의 감지가 어려울 수 있다. 즉, 타켓 신호 성분(160)을 제외한 간섭 신호 성분의 크기가 크게 산출됨으로써 타켓 신호 성분(160)의 감지 성능이 약화되거나, 왜곡이 발생할 수 있다.
본 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 타켓 물체 감지 장치에 대해서 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 타켓 물체 감지 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 타켓 물체 감지 장치(200)는 타켓 물체 감지를 위한 송신신호를 전송하는 신호 송신부(210)를 포함한다. 송신신호는 레이더 신호용 주파수 대역을 갖는 RF신호를 의미할 수 있다. 타켓 물체 감지 장치(200)는 송신신호를 전방 또는 차량 주변으로 일정 주기에 따라서 전송 또는 연속적으로 전송하여 타켓 물체를 감지할 수 있다.
또한, 타켓 물체 감지 장치(200)는 송신신호가 타켓 물체에 반사되어 발생하는 타켓신호를 포함하는 수신신호를 수신하는 신호 수신부(220)를 포함한다. 수신부(220)는 전술한 송신신호가 타켓 또는 주변의 다양한 반사파를 생성하는 객체에 의해서 반사되어 수신 안테나로 수신되는 수신신호를 수신한다. 또한, 수신신호는 간섭신호 및 노이즈 신호 등을 포함할 수 있다. 타켓 물체 감지 장치(200)는 일정 주기 또는 연속적으로 송신신호를 전송하고, 해당 송신신호의 반사신호인 수신신호를 이용하여 타켓 물체를 감지할 수 있다. 본 실시예에서의 타켓 물체 감지 장치(200)는 송수신 신호를 이용한 다양한 방식의 레이더 장치일 수 있으며, 송신신호 또는 수신신호의 종류와 신호 송수신 방식에 따라 제한되지 않는다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 일 예로, 77GHz long-range용 forward looking FMCW 레이더(예를 들어, 전방 감시용 장거리 FMCW 레이더)의 경우를 가정하여 설명한다.
또한, 타켓 물체 감지 장치(200)는 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 주파수 스펙트럼 정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성 정보를 추출하는 신호 분석부(230)를 포함한다. 신호 분석부(230)는 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출한다. 주파수 스펙트럼 정보는 수신신호의 퓨리에 변환을 통해서 산출될 수 있다. 이 경우, 도 1에서의 150과 같이 다수의 간섭신호 성분이 존재할 수 있다. 신호 분석부(230)는 산출된 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 일 예로, 신호 분석부(230)는 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 다른 예로, 신호 분석부(230)는 주파수 스펙트럼 정보와 바이너리 기준값을 이용하여 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 산출된 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 또 다른 예로, 신호 분석부(230)는 주파수 스펙트럼 정보와 바이너리 기준값을 이용하여 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 산출된 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 또 다른 예로, 신호 분석부(230)는 주파수 스펙트럼 정보를 역 고속 퓨리에 변환(Inverse fast Fourier transform, IFFT)하여 주기성 정보를 추출할 수도 있다. 또 다른 예로, 신호 분석부(230)는 주파수 스펙트럼 정보에 로그를 취한 후 고속 퓨리에 변환 하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 또 다른 예로, 신호 분석부(230)는 주파수 스펙트럼 정보에 로그를 취한 후 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 즉, 신호 분석부(230)는 수신신호의 캡스트럼(Cepstrum)을 구하여 이를 주기성 정보 확인에 사용할 수 있다. 또 다른 예로, 신호 분석부(230)는 주파수 스펙트럼 정보의 크기를 제곱한 후 고속 퓨리에 변환 또는 역 고속 퓨리에 변환(inverse fast Fourier transform, IFFT)하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 즉, 신호 분석부(230)는 수신신호의 자기상관(Auto-correlation)을 구하여 이를 주기성 정보 확인에 사용할 수 있다. 이 외에도 신호 분석부(230)는 주파수 스펙트럼 정보를 다른 도메인으로 변경하여 주파수 스펙트럼의 주기성 정보를 추출할 수 있다. 다른 도메인으로 변경하는 방법은 전술한 FFT, 바이너리 FFT, IFFT 등 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 특정 방법에 한정되지는 않는다. 이하에서는 이해의 편의를 위하여 전술한 주기성 정보 추출 방법 중 일부 실시예를 중심으로 설명하나, 이는 이해의 편의를 위한 것일 뿐 전술한 각 실시예가 동일한 방법으로 수행될 수 있다.
또한, 타켓 물체 감지 장치(200)는 주기성 정보에 기초하여 수신신호에 간섭신호가 포함되었는지를 판단하는 판단부(240)를 포함한다. 판단부(240)는 주기성 정보의 피크 값 성분을 이용하여 수신신호에 간섭신호가 존재하는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 판단부(240)는 주기성 정보에 피크 값 성분이 존재하는 경우에 수신신호에는 해당 피크 값 성분을 발생시키는 간섭신호가 포함된 것으로 판단할 수 있다. 또는 판단부(240)는 주기성 정보에 포함되는 피크 값 성분이 일정한 간격으로 나타나는 경우에 간섭신호가 포함된 것으로 판단할 수도 있다.
한편, 판단부(240)는 주기성 정보의 피크 값 성분이 검출되는 경우, 해당 피크 값 성분이 검출된 대역 정보를 이용하여 수신신호에 포함된 간섭신호의 종류를 구분할 수도 있다. 예를 들어, 주기성 정보에서 검출된 피크 값 성분이 미리 설정된 대역 기준값 이하의 대역에서 검출된 경우에 해당 수신신호에 타 레이더 신호에 의해서 발생된 간섭신호가 포함되어 있다고 판단할 수 있다. 이와 반대로, 주기성 정보에 검출된 피크 값 성분이 미리 설정된 대역 기준값 이상의 대역에서 검출된 경우에 해당 수신신호에 클러터 신호가 간섭신호로 포함되어 있다고 판단할 수도 있다. 또는, 판단부(240)는 주기성 정보에 포함되는 피크 값 성분이 일정한 간격으로 나타나는 경우에 클러터 구조물에 의한 클러터 신호가 간섭신호로 수신신호에 포함되었다고 판단할 수도 있다. 따라서, 판단부(240)는 주파수 스펙트럼 정보에서는 확인되지 않는 피크 값 성분의 주기적 발현을 주기성 정보를 이용하여 확인하고, 주기성 정보를 이용하여 해당 수신신호에 간섭 신호가 포함되었다는 것을 판단할 수 있다.
또한, 타켓 물체 감지 장치(200)는 간섭신호를 제거하여 타켓신호를 추출하는 타켓 검출부(250)를 포함한다. 타켓 검출부(250)는 주기성 정보에 기초하여 간섭 신호가 존재하는 것으로 판단된 경우, 주기성 정보의 피크 값 성분을 억제(Suppression)할 수 있다. 여기서 주기성 정보의 피크 값 성분을 억제하기 위해서 해당하는 성분을 삭제(remove:set to zero)하거나, 보간(interpolation)법을 사용하여 해당하는 성분의 값을 변경할 수도 있다. 또는 평탄 필터(smoothing filter)를 사용하여 해당 억제 대상 성분의 값을 변경할 수도 있다. 전술한 억제 방법은 예시적으로 설명한 것일 뿐, 주기성 정보의 피크 값 성분을 억제하기 위해서 해당 피크 값을 변경하는 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 이에 대한 제한은 없다. 이후, 타켓 검출부(250)는 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보를 주파수 스펙트럼 정보로 변환하여 타켓 물체를 검출할 수 있다. 타켓 검출부(250)가 주기성 정보를 주파수 스펙트럼 정보로 변환하는 방법은 주파수 스펙트럼 정보를 주기성 정보로 변환한 방법의 역으로 수행할 수 있다. 일 예로, 타켓 검출부(250)는 피크 값 성분을 억제한 주기성 정보를 FFT 또는 IFFT하여 주파수 스펙트럼으로 변환할 수 있다. 다른 예로, 타켓 검출부(250)는 피크 값 성분을 억제 한 주기성 정보를 IFFT하고 기존 주파수 스펙트럼과 곱하여 주파수 스펙트럼으로 변환할 수 있다. 또 다른 예로, 타켓 검출부(250)는 피크 값 성분을 억제 한 주기성 정보를 FFT하여 주파수 스펙트럼으로 변환할 수도 있다. 이 외에도, 타켓 검출부(250)는 주기성 정보의 도메인을 주파수 도메인으로 변환하기 위해서 다양한 방법을 적용할 수 있다.
타켓 검출부(250)는 주기성 정보에서 피크 값이 억제 된 후 다시 주파수 스펙트럼으로 변환된 변환 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 타켓 물체를 감지할 수 있다. 이 경우, 주기성 정보에서 피크 값 성분이 억제되었으므로, 주파수 스펙트럼에서 간섭 신호에 의한 피크 성분은 상당부분 감소하고, 타켓 신호의 검출이 보다 용이해진다. 따라서, 타켓 검출부(250)는 수신신호의 주파수 스펙트럼을 이용하여 타켓 신호를 검출하기 어려운 상황에서도 주기성 정보의 피크 값 성분을 억제한 후 변환 주파수 스펙트럼 분석을 통하여 타켓 신호를 용이하게 감지할 수 있다.
또한, 타켓 검출부(250)는 판단부(240)에서 간섭신호가 타 레이더 신호에 의해서 발생한 것인지 또는 클러터 구조물에 의해서 발생한 것인지를 구분한 결과를 이용하여 타켓 신호를 검출하기 위한 파라미터를 동적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 타켓 신호 검출을 위한 기준값을 간섭신호의 종류에 따라서 구분하여 미리 설정하고, 간섭신호의 종류가 결정되면 해당 간섭신호에 따라서 기준값을 상이하게 적용할 수 있다. 이 외에도, 타켓 신호 검출을 위한 파라미터는 다양하게 사전에 설정될 수 있으며, 간섭신호 종류에 따라 해당 파라미터를 동적으로 변경할 수 있다.
이하에서는 전술한 본 실시예에 따른 타켓 물체 감지 장치에 대해서 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 고속 퓨리에 변환을 통해 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 타켓 물체 감지 장치가 수신한 수신신호는 상황에 따라 노이즈 신호, 간섭신호 및 타켓 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 신호 분석부는 수신신호를 주파수 도메인으로 변환하여 주파수 스펙트럼 정보(300)를 산출한다. 주파수 스펙트럼 정보(300)에는 간섭신호, 노이즈 신호 및 타켓 신호에 따른 주파수 성분이 모두 포함될 수 있다. 따라서, 간섭신호가 포함되는 경우에 주파수 스펙트럼 정보(300)에서는 다수의 피크 값 성분이 포함될 수 있고, 이로 인해서 타켓 신호에 의한 피크 값 성분의 감지가 어려워진다.
예를 들어, FMCW 레이더의 경우 수신신호를 이용하여 주파수 스펙트럼 정보를 산출하는 방법은 다음과 같다.
FMCW radar에서 송신한 신호가 L 개의 물체에 의해 반사되어 수신된 채널 별 신호는 다음의 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
Ak(i)는 각각의 물체에 반사된 신호의 크기(amplitude)이다. f(i)는 물체의 거리에 의한 주파수의 차이값인 fr(i)와 상대속도에 의해 발생하는 주파수의 차이값인 fd(i)의 합 또는 차이며 각각 수학식 2와 수학식 3으로 구할 수 있다. f(i)는 신호의 up-chrip 또는 down-chirp에 따라 fr(i)와 fd(i)의 합 또는 차로 결정될 수 있다.
여기에서 B는 bandwidth(대역폭), T는 chirp의 duration(첩 주기), c는 빛의 속도, fc는 center frequency(중간 주파수)를 의미하며 R(i)와 Vr(i)는 각각 거리 및 상대 속도이다. 또한 φk(i)는 각각의 수신 신호의 채널 별 phase(위상) 성분이다
Sk(n)은 Sk(t)의 discrete-time(이산시간) 신호이며 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
여기서 n은 single scan(단일 스캔) 동안의 수신 신호의 discrete-time index(이산 시간 인덱스)이고 N은 single scan(단일 스캔) 동안 수신 신호의 총 sample(샘플) 수 이다.
이 수신신호를 short-time Fourier transform(STFT) 또는 FFT하면 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
여기에서 f는 주파수 index이며 m은 scan index(스캔 인덱스)이다.
수신 채널 별 frequency domain(주파수 도메인) 신호를 더한 magnitude response(크기 응답)를 수학식 6과 같이 구할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 신호 분석부는 수신신호를 이용하여 주파수 스펙트럼 정보를 산출할 수 있다. 위에서는 주파수 스펙트럼 정보를 산출하는 예를 설명하였으나, 이외에도 주파수 응답 정보 등 다양한 주파수 관련 응답 정보를 산출할 수 있다. 주파수 스펙트럼 정보의 산출 방법에는 제한이 없다.
신호 분석부는 위와 같은 방법으로 산출된 주파수 스펙트럼 정보(300)를 이용해서 주기성 정보(310)를 산출할 수 있다. 본 실시예들에서는 주기성 정보의 X축과 Y축은 각각 인덱스 및 크기로 표현하며, 주기성 정보를 추출하기 위한 신호처리 방법에 따라 단위는 다양하게 변경될 수 있다. 일 예를 들어, 주파수 스펙트럼 정보(300)를 FFT하여 추출한 주기성 정보(310)의 경우 다수의 피크 값 성분을 포함한다. 신호 분석부는 주파수 스펙트럼(300)을 이용하여 주기성 정보(310)를 추출하고, 판단부는 주기성 정보(310)의 피크 값 성분의 존재 여부, 피크 값 성분의 검출형태 및 피크 값 성분의 검출 위치 중 적어도 하나를 이용하여 수신신호에 간섭신호가 포함되었는지를 확인할 수 있다. 또는 판단부는 수신신호에 포함된 간섭신호의 발생원인(예를 들어, 간섭신호 종류)을 판단할 수도 있다.
위에서는 신호 분석부가 수신신호에 대한 주파수 스펙트럼을 이용하여 주기성 정보를 추출하기 위해서 FFT를 이용하는 방법을 중심으로 설명하였으며, 이하에서는 주기성 정보를 추출하기 위한 다양한 방법에 대해서 개별 실시예에 따른 도면을 중심으로 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 바이너리 주파수 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 5는 일 실시예에 따른 바이너리 주파수 스펙트럼을 이용하여 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 신호 분석부는 수신신호에 대한 주파수 스펙트럼 정보(400)를 산출할 수 있다. 수신신호에 간섭신호가 포함되는 경우, 주파수 스펙트럼 정보(400)에 다수의 피크 값 성분이 포함되어 타켓 신호 성분(401)의 검출이 어려울 수 있다. 이를 해결하기 위해서, 신호 분석부는 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 주기성 정보를 산출할 수 있다.
예를 들어, 신호 분석부는 주파수 스펙트럼 정보(400)를 미리 설정된 바이너리 기준값에 기초하여 0 또는 1 값으로 변환한 바이너리 주파수 스펙트럼 정보(410)를 산출하고, 바이너리 주파수 스펙트럼 정보(410)를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 주기성 정보를 추출할 수도 있다. 구체적으로, 신호 분석부는 주파수 스펙트럼 정보(400)와 미리 설정된 바이너리 기준값을 이용하여 바이너리 기준값 이상의 주파수 성분은 1로 변환하고, 바이너리 기준값 미만의 주파수 성분은 0으로 변환한 바이너리 주파수 스펙트럼 정보(410)를 생성할 수 있다. 410은 주파수 스펙트럼 정보(400)를 바이너리 기준값 10000을 이용하여 바이너리화 한 예시를 도시하였다. 신호 분석부는 바이너리 주파수 스펙트럼 정보(410)를 FFT하여 주기성 정보를 추출할 수 있다.
도 5를 참조하면, 신호 분석부는 도 4에서의 바이너리 주파수 스펙트럼 정보(410)를 FFT 한 주기성 정보(500)를 확인할 수 있다. 이 경우, 주파수 스펙트럼 정보(400)를 0과 1 값으로 바이너리화하면 크기가 일정하기 때문에 주기성 정보(500)에서의 피크 값 성분(501, 502, 503, 504, 505, 506)을 확인하기가 쉽다. 타켓 물체 감지 장치는 주기성 정보(500)의 피크 값 성분(501, 502, 503, 504, 505, 506)을 이용하여 간섭신호가 존재하는지 판단한다.
한편, 도 6은 일 실시예에 따른 바이너리 피크 주파수 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 7은 일 실시예에 따른 바이너리 피크 주파수 스펙트럼을 이용하여 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
신호 분석부는 주파수 스펙트럼 정보의 피크(peak) 성분을 미리 설정된 바이너리 기준값에 기초하여 0 또는 1 값으로 변환한 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 주기성 정보를 추출할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 신호 분석부는 도 4에서의 주파수 스펙트럼 정보(400)를 바이너리 기준값과 피크 여부에 따라 0과 1 값으로 변환하여 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보(600)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 신호 분석부는 주파수 스펙트럼 정보(400)에서 바이너리 기준값을 비교하고, 바이너리 기준값 이상의 크기를 가지는 성분 중 피크 성분에 대해서만 1로 변환할 수 있다. 바이너리 기준값 미만의 크기를 가지는 피크 성분의 값을 0으로 변환할 수 있다. 또한, 주파수 스펙트럼 정보(400)의 피크가 아닌 값은 모두 0으로 변환할 수 있다. 이 경우, 도 4에서의 바이너리 주파수 스펙트럼 정보(410)와 비교하여 1의 값을 가지는 인덱스의 수가 적어질 수 있다. 도 6에서는 도 4의 주파수 스펙트럼 정보(400)를 바이너리 기준값 10000을 이용하고, 피크 성분에 대해서 바이너리화 한 예시를 도시하였다.
도 7을 참조하면, 신호 분석부는 도 6에서의 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보(600)를 FFT 하여 주기성 정보(700)를 추출할 수 있다. 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보(600)를 FFT 하여 추출된 주기성 정보(700)는 피크 값 성분(701, 702, 703, 704, 705, 706)이 일정 간격 범위 내에서 주기적으로 발생되는 것을 확인할 수 있다. 판단부는 주기성 정보(700)의 피크 값 성분(701, 702, 703, 704, 705, 706)의 존재여부 또는 일정 간격 범위 내에서 주기적으로 발생 여부를 이용하여, 수신신호에 간섭 신호가 포함되어 있다고 판단할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 역 고속 퓨리에 변환을 통해 추출한 주기성 정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
신호 분석부는 주파수 스펙트럼 정보를 역 고속 퓨리에 변환(inverse fast Fourier transform, IFFT)하여 주기성 정보를 추출할 수도 있다.
도 8을 참조하면, 신호 분석부는 주파수 스펙트럼 정보를 IFFT하여 주기성 정보(800)를 추출할 수 있다. 예를 들어, 신호 분석부는, 수신신호를 FFT하고, Magnitude response(크기 응답)를 구한 주파수 스펙트럼 정보에 대해서 IFFT하여 Magnitude response(크기 응답)를 구함으로써 주기성 정보(800)를 추출할 수 있다. 이 경우에도 주기성 정보(800) 내에 피크 값 성분(801, 802, 803, 804, 805, 806)이 추출되고, 일정 간격 범위 내에서 주기적으로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 신호 분석부는 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 기준으로 다양한 신호 처리 방법을 사용하여 주기성 정보를 추출할 수 있다.
본 실시예에서의 타켓 물체 감지 장치는 주기성 정보에 기초하여 간섭신호의 존재 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해서, 판단부는 주기성 정보의 피크 값 성분을 이용할 수 있다.
예를 들어, 판단부는 주기성 정보에 미리 설정된 기준 값을 넘는 피크 값 성분이 존재하면 수신신호에 간섭신호가 포함되었다고 판단할 수 있다. 또는 판단부는 주기성 정보에 미리 설정된 기준 값을 넘는 피크 값 성분이 일정 간격으로 주기적으로 검출되는 경우에 간섭신호가 포함되었다고 판단할 수도 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 간섭신호 종류를 구분하기 위한 동작을 설명하기 위한 도면이다.
필요에 따라, 판단부는 주기성 정보에서 추출되는 피크 값 성분을 이용하여 간섭신호의 종류를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 판단부는 주기성 정보의 피크 값 성분이 검출되는 대역 정보를 기준으로 간섭신호의 종류를 구분할 수도 있다. 또는 판단부는 주기성 정보의 피크 값 성분이 미리 설정된 일정 간격 범위 내에서 주기적으로 검출되는지를 이용하여 간섭신호의 종류를 구분할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 신호 분석부에 의해서 추출된 주기성 정보(900)의 피크 값 성분이 미리 설정된 대역 기준 값(905) 이하에서 검출되는 경우, 해당 수신신호에 포함되는 간섭신호는 타 레이더의 송신신호에 의해서 발생된 것으로 판단할 수 있다. 이와 달리, 신호 분석부에 의해서 추출된 주기성 정보(910)의 피크 값 성분이 미리 설정된 대역 기준 값(905) 이상에서 검출되는 경우, 해당 수신신호에 포함되는 간섭신호는 클러터 구조물에 의해서 발생된 것으로 판단할 수 있다. 즉, 판단부는 주기성 정보의 피크 값 성분이 발생하는 위치를 기준으로 간섭신호의 종류를 구분할 수 있다.
한편, 판단부는 주기성 정보의 피크 값 성분이 일정 간격 범위 내에서 주기적으로 발생하는 경우, 클러터 구조물에 의한 간섭신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 판단부는 주기성 정보가 추출되면, 추출된 주기성 정보 내의 피크 값 성분이 일정 간격 범위 내에서 발생되는지를 확인하여 클러터 신호의 존재 여부를 확인할 수 있다. 즉, 주기성 정보의 피크 값 성분이 일정 간격 범위 내에서 존재하는 경우, 클러터 신호가 수신신호에 포함된 것으로 판단하여 클러터 구조물이 존재하는 환경으로 판단할 수 있다. 이와 반대로, 주기성 정보 내에 주변 값에 비해서 상대적으로 크게 나타나는 피크 값 성분이 존재하지 않거나, 일정 간격 범위 내에서 주기적으로 존재하지 않는 경우에 클러터 신호에 의해서 발생되는 간섭신호는 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
일 예로, 주기성 정보는 일정 간격 범위 내에서 주기적으로 발생되는 피크 값 성분을 포함할 수 있으며, 주기적으로 발생되는 피크 값 성분이 존재하는 경우에 클러터 신호가 수신신호에 포함되어 있는 것으로 판단할 수 있다. 다만, 주기성 정보 내의 피크 값 성분은 동일한 간격으로 발생되지 않을 수도 있으므로, 미리 설정된 일정 간격 범위 내에 피크 값 성분이 존재하는 경우에 주기적으로 발생된 것으로 판단할 수 있다. 주기성 정보 내의 피크 값은 미리 설정된 기준값을 초과하는 피크만을 추출하거나, 주변 크기 값들의 평균과 비교하여 일정 크기 이상 크게 나타나는 피크의 존재 여부를 확인하여 추출할 수 있다. 즉, 미리 설정된 기준값을 초과하는 피크 값을 주기성 확인을 위한 피크 값으로 추출하고, 해당 피크 값의 주기적 발생 여부를 판단할 수 있다. 또는 주변 피크 값의 평균과 각 피크 값의 크기를 비교하여 미리 설정된 값 이상의 크기 차이를 가지는 피크 값을 추출하여, 해당 피크 값의 주기적 발생 여부를 판단할 수도 있다.
위에서 설명한 주기성 정보(900, 910)은 인덱스를 기준으로 좌우 대칭 형태로 산출되므로, 판단부는 간섭신호의 종류를 판단하기 위해서 대칭 형태 중 일부분만을 기준으로 판단할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 타켓 물체 감지 장치는 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 다양한 방법으로 주기성 정보를 추출하고, 추출된 주기성 정보의 피크 값 성분을 이용하여 간섭신호의 존재 여부 또는 간섭신호의 종류에 대한 정보를 확인할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 주기성 정보에서 피크 값 성분을 억제한 스펙트럼을 예시적으로 도시한 도면이다.
본 실시예의 타켓 검출부는 주기성 정보에서 미리 설정된 피크 기준값 이상의 피크 값 성분을 억제하고, 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보를 변환 주파수 스펙트럼 정보로 변환하여 타켓 물체에 의해서 반사되는 타켓 신호를 추출할 수 있다.
도 10을 참조하면, 타켓 검출부는 주기성 정보에서 주기적으로 발생한 피크 값 성분을 억제하여, 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보(1000)를 산출할 수 있다. 타켓 검출부는 주기성 정보에서 주기성 확인을 위해서 선택된 피크 값을 0으로 변경하여 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보(1000)를 산출할 수 있다. 또는 타켓 검출부는 주기성 확인을 위해서 선택된 피크 값을 주변 인덱스의 크기로 변경하거나, 주변 인덱스의 크기 평균으로 변경하여 피크 값 성분을 억제할 수도 있다. 도 10에서는 도 3에서 도시한 주기성 정보(310)의 피크 값 성분을 0으로 변환하여, 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보(1000)를 산출하였다. 이와 같이, 타켓 검출부는 주기성 정보에서 피크 값 성분을 억제함으로써, 간섭신호에 의해서 발생되는 주파수 성분을 억제할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 피크 값 성분을 억제한 후 변환한 변환 주파수 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 타켓 검출부는 주기성 정보에서 피크 값 성분을 억제한 후, 주기성 정보를 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)로 변환하여 타켓 물체에 의한 타켓 신호 성분(1110)을 추출할 수 있다. 이 경우, 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보를 변환 주파수 스펙트럼으로 변환하는 방법은 주기성 정보를 추출한 방법에 따라 달라질 수 있다.
일 예로, 주파수 스펙트럼 정보에 FFT를 수행하여 주기성 정보를 추출한 경우, 타켓 검출부는 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보에 IFFT를 수행하여 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)를 산출할 수 있다. 이 경우, 변환 주파수 스펙트럼 정보는 주기성 정보에서 피크 값 성분을 억제하였기 때문에 수신신호를 이용하여 산출한 주파수 스펙트럼 정보와는 차이가 있다. 즉, 최초 주파수 스펙트럼 정보에서 타켓 신호는 다수의 클러터 신호로 인해서 검출이 쉽지 않은 문제점이 있었다. 그러나, 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)에서는 주기성 정보에서 억제한 피크 값 성분에 의해서 타켓 신호의 피크(1110)에 대한 검출이 보다 용이해짐을 확인할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 간섭 신호가 존재하는 경우에 타켓 신호의 검출을 보다 용이하게 하는 효과를 제공한다.
다른 예로, 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 주기성 정보를 추출한 경우, 타켓 검출부는 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보에 IFFT를 수행한 후 최초 주파수 스펙트럼 정보를 곱(weighting)하여 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)를 산출할 수 있다. 구체적으로, 타켓 검출부는 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 추출된 주기성 정보에서 피크 값 성분을 억제하고, 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보를 이용하여 IFFT를 수행할 수 있다. 이후, 바이너리 값을 보상하기 위해서 수신신호를 이용하여 생성된 최초 주파수 스펙트럼을 IFFT를 수행한 스펙트럼에 곱하여 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)를 산출할 수 있다. 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)에서 타켓 신호의 피크(1110)가 보다 명확하게 검출된다.
또 다른 예로, 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 주기성 정보를 추출한 경우, 타켓 검출부는 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보에 IFFT를 수행한 후 최초 주파수 스펙트럼 정보를 곱(weighting)하여 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)를 산출할 수 있다. 전술한 바이너리 주파수 스펙트럼을 이용한 경우와 동일하게 타켓 검출부는 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 추출된 주기성 정보에서 피크 값 성분을 억제하고, 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보를 이용하여 IFFT를 수행할 수 있다. 이후, 바이너리 값을 보상하기 위해서 수신신호를 이용하여 생성된 최초 주파수 스펙트럼를 IFFT를 수행한 스펙트럼에 곱하여 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)를 산출할 수 있다.
또 다른 예로, 주파수 스펙트럼 정보에 IFFT를 수행하여 주기성 정보를 추출한 경우, 타켓 검출부는 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보에 FFT 또는 IFFT를 수행하여 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)를 산출할 수 있다. 구체적으로, 타켓 검출부는 주파수 스펙트럼 정보를 IFFT 하여 추출된 주기성 정보에서 피크 값 성분을 억제하고, 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보를 이용하여 FFT 또는 IFFT를 수행할 수 있다. 타켓 검출부는 이러한 과정을 통해서 산출된 변환 주파수 스펙트럼 정보(1100)에서의 타켓 신호 피크(1110)를 이용하여 타켓 물체를 감지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 타켓 검출부는 주기성 정보에서 주기적으로 발생되는 피크 값 성분을 억제하고, 이를 주파수 도메인으로 변환함으로써 최초 주파수 스펙트럼에 비해서 타켓 신호를 보다 쉽게 감지할 수 있다. 즉, 클러터 신호가 포함된 경우에도 타켓 신호를 쉽게 감지할 수 있다.
한편, 타켓 검출부는 최초 주파수 스펙트럼 정보 또는 변환 주파수 스펙트럼 정보와 검출 임계값을 이용하여 타켓 신호를 감지할 수 있다. 타켓 검출부는 노이즈 신호 등으로부터 타켓 신호를 검출하기 위해서 검출 임계값 정보를 이용할 수 있다. 즉, 검출 임계값을 설정하여 각 주파수 별 신호 강도가 검출 임계값을 넘는 경우에만 노이즈가 아닌 타켓 신호로 검출할 수 있다.
다만, 본 발명과 같이 간섭 신호가 존재하는 경우에 타켓 신호가 간섭 신호보다 작게 검출되는 경우에 해당 타켓 물체를 감지하기 어려울 수도 있다. 타켓 검출부는 간섭신호가 존재하는 것으로 판단되면, 타켓 신호가 검출되도록 검출 임계값을 조절하여 타켓 물체를 감지할 수 있다. 본 발명에서의 검출 임계값은 고정되거나, 설정에 의해서 변경되는 값일 수 있고, 또는 주변 주파수의 강도 등을 고려하여 동적으로 계산되는 값일 수 있다.
타켓 검출부는 검출 임계값을 보정하고, 타켓을 감지하는 적응알고리즘을 이용하여 최종 타켓 물체를 검출할 수 있다. 일 예로, 타켓을 감지하기 위한 적응알고리즘(adaptive algorithm)은 Constant false alarm rate(CFAR) 등이 사용될 수 있으며, 이 외에도 수신신호로부터 노이즈, 클러터, 간섭 등의 배경잡음에 대응하여 타켓 물체를 감지하는 다양한 알고리즘이 사용될 수 있다.
본 발명의 타켓 검출부는 간섭신호가 존재하는 것으로 판단되면, 타켓 물체 검출을 위한 검출 임계값을 계산함에 있어서, 검출 임계값이 낮아지도록 검출 임계값 계산 파라미터를 보정할 수 있다. 또한, 간섭신호의 종류에 따라 검출 임계 값 계산 파라미터를 다르게 구성할 수 있다.
전술한 판단부의 판단결과에 따라서 간섭 신호의 존재 여부를 확인하고, 간섭신호가 존재하지 않는 것을 확인하면 미리 설정된 기존의 검출 임계값을 이용하여 타켓 신호를 검출한다. 만약, 간섭신호가 존재하는 것을 확인한 경우에, 검출 임계값 조정을 위한 파라미터 보정을 수행할 수 있다. 이후, 타켓 검출부는 보정된 파라미터를 이용하여 검출 임계값을 계산할 수 있다. 검출 임계값은 노이즈 제거 등을 위해서 타켓 신호가 검출 임계값 이상의 강도로 수신되는 경우에 해당 타켓 신호를 감지하기 위한 것으로 다양한 알고리즘을 이용하여 계산될 수 있다. 일 예로, 주변 주파수의 강도 정보를 이용하여 검출 임계값을 결정하는 CFAR 알고리즘 등에서 검출 임계값을 결정하기 위한 파라미터를 미리 설정된 값으로 보정하여 검출 임계값을 낮출 수 있다. 이를 통해서 간섭신호가 강하게 수신되더라도 타켓 신호를 검출할 수 있다.
한편, 타켓 검출부는 결정된 검출 임계값을 이용하여 임계값을 초과하는 피크 신호를 검출할 수 있다. 이 경우에 검출 임계값은 타켓 신호보다 낮아질 수 있으며, 따라서, 타켓 신호와 간섭신호가 일부 검출될 수 있다.
타켓 검출부는 검출된 하나 이상의 피크 신호를 이용하여 최종 타켓 물체의 검출을 수행할 수 있다. 일 예로, 타켓 물체는 전방 차량이므로 이동하는 물체이고 간섭신호가 클러터 신호인 경우에, 클러터 신호는 철제 터널 등에 의해서 발생하는 것으로 고정 물체이다. 따라서, 검출된 피크 신호를 필터링 등의 알고리즘을 거쳐서 최종 이동 물체인 타켓 물체를 검출할 수 있다. 다른 예로, 타켓 물체는 자 차와 동일한 방향으로 진행하는 물체이고, 간섭신호가 타 레이더에 의해서 발생된 신호인 경우에 간섭신호는 타켓 물체의 이동방향과 반대되는 방향이므로, 이를 이용한 필터링 알고리즘을 통해서 타켓 물체를 검출할 수도 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 타켓 물체 감지 방법에 대하여 간략하게 다시 한 번 설명한다.
도 12는 일 실시예에 따른 타켓 물체 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
일 실시예에 따른 타켓 물체 감지 방법은 타켓 물체 감지를 위한 송신신호를 전송하는 신호 송신단계와 송신신호가 타켓 물체에 반사되어 발생하는 타켓신호를 포함하는 수신신호를 수신하는 신호 수신단계와 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 주파수 스펙트럼 정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성 정보를 추출하는 신호 분석단계와 주기성 정보에 기초하여 수신신호에 간섭신호가 포함되었는지를 판단하는 판단단계 및 간섭신호를 제거하여 타켓신호를 추출하는 타켓 검출단계를 포함한다.
도 12를 참조하면, 타켓 물체 감지 방법은 타켓 물체 감지를 위한 송신신호를 전송하는 신호 송신단계를 포함한다(S1200). 송신신호는 레이더 신호용 주파수 대역을 갖는 RF신호를 의미할 수 있다.
또한, 타켓 물체 감지 방법은 송신신호가 타켓 물체에 반사되어 발생하는 타켓신호를 포함하는 수신신호를 수신하는 신호 수신단계를 포함한다(S1210). 수신단계는 전술한 송신신호가 타켓 또는 주변의 다양한 반사파를 생성하는 객체에 의해서 반사되어 수신 안테나로 수신되는 수신신호를 수신한다. 또한, 수신신호는 간섭신호 및 노이즈 신호 등을 포함할 수 있다.
또한, 타켓 물체 감지 방법은 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 주파수 스펙트럼 정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성 정보를 추출하는 신호 분석단계를 포함한다(S1220). 신호 분석단계는 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출한다. 주파수 스펙트럼 정보는 수신신호의 퓨리에 변환을 통해서 산출될 수 있다. 신호 분석단계는 산출된 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 일 예로, 신호 분석단계는 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 다른 예로, 신호 분석단계는 주파수 스펙트럼 정보와 바이너리 기준값을 이용하여 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 산출된 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 또 다른 예로, 신호 분석단계는 주파수 스펙트럼 정보와 바이너리 기준값을 이용하여 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 산출된 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 또 다른 예로, 신호 분석단계는 주파수 스펙트럼 정보를 역 고속 퓨리에 변환하여 주기성 정보를 추출할 수도 있다. 또 다른 예로, 신호 분석단계는 주파수 스펙트럼 정보에 로그를 취한 후 고속 퓨리에 변환하여 주기성 정보를 추출할 수 있다. 즉, 신호 분석단계는 수신신호의 캡스트럼(Cepstrum)을 구하여 이를 주기성 정보 확인에 사용할 수 있다.
또한, 타켓 물체 감지 방법은 주기성 정보에 기초하여 수신신호에 간섭신호가 포함되었는지를 판단하는 판단단계를 포함한다(S1230). 판단단계는 주기성 정보의 피크 값 성분을 이용하여 수신신호에 간섭신호가 존재하는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 판단단계는 주기성 정보에 피크 값 성분이 존재하는 경우에 수신신호에는 해당 피크 값 성분을 발생시키는 간섭신호가 포함된 것으로 판단할 수 있다. 또는 판단단계는 주기성 정보에 포함되는 피크 값 성분이 일정한 간격으로 나타나는 경우에 간섭신호가 포함된 것으로 판단할 수도 있다.
한편, 판단단계는 주기성 정보의 피크 값 성분이 검출되는 경우, 해당 피크 값 성분이 검출된 대역 정보를 이용하여 수신신호에 포함된 간섭신호의 종류를 구분할 수도 있다. 예를 들어, 주기성 정보에서 검출된 피크 값 성분이 미리 설정된 대역 기준값 이하의 대역에서 검출된 경우에 해당 수신신호에 타 레이더 신호에 의해서 발생된 간섭신호가 포함되어 있다고 판단할 수 있다. 이와 반대로, 주기성 정보에 검출된 피크 값 성분이 미리 설정된 대역 기준값 이상의 대역에서 검출된 경우에 해당 수신신호에 클러터 신호가 간섭신호로 포함되어 있다고 판단할 수도 있따. 또는, 판단단계는 주기성 정보에 포함되는 피크 값 성분이 일정한 간격으로 나타나는 경우에 클러터 구조물에 의한 클러터 신호가 간섭신호로 수신신호에 포함되었다고 판단할 수도 있다.
또한, 타켓 물체 감지 방법은 간섭신호를 제거하여 타켓신호를 추출하는 타켓 검출단계를 포함한다(S1240). 타켓 검출단계는 주기성 정보에 기초하여 간섭 신호가 존재하는 것으로 판단된 경우, 주기성 정보의 피크 값 성분을 억제(Suppression)할 수 있다. 이후, 타켓 검출단계는 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보를 변환 주파수 스펙트럼 정보로 변환하여 타켓 물체를 검출할 수 있다. 전술한 바와 같이, 타켓 검출단계가 주기성 정보를 변환 주파수 스펙트럼 정보로 변환하는 방법은 주파수 스펙트럼 정보를 주기성 정보로 변환한 방법의 역으로 수행할 수 있다.
타켓 검출단계는 주기성 정보에서 피크 값 성분이 억제된 후 다시 주파수 스펙트럼으로 변환된 변환 주파수 스펙트럼 정보를 이용하여 타켓 물체를 감지할 수 있다. 이 경우, 주기성 정보에서 피크 값 성분이 억제되었으므로, 주파수 스펙트럼에서 간섭 신호에 의한 피크 성분은 상당부분 감소하고, 타켓 신호의 검출이 보다 용이해진다.
또한, 타켓 검출단계는 판단단계에서 간섭신호가 타 레이더 신호에 의해서 발생한 것인지 또는 클러터 구조물에 의해서 발생한 것인지를 구분한 결과를 이용하여 타켓 신호를 검출하기 위한 파라미터를 동적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 타켓 신호 검출을 위한 임계 기준값을 간섭신호의 종류에 따라서 구분하여 미리 설정하고, 간섭신호의 종류가 결정되면 해당 간섭신호에 따라서 임계 기준값을 상이하게 적용할 수 있다. 이 외에도, 타켓 신호 검출을 위한 파라미터는 다양하게 사전에 설정될 수 있으며, 간섭신호 종류에 따라 해당 파라미터를 동적으로 변경할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 타켓 물체 감지 장치에서 획득한 수신신호를 분석하여 간섭신호를 효율적으로 제거함으로써 타켓 물체 감지 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 실시예에 따르면 간섭신호의 종류를 구분하여 그에 맞는 타켓 검출 파라미터를 조정함으로써 다양한 간섭신호가 존재하는 환경에서도 타켓 물체 감지 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (18)
- 타켓 물체 감지를 위한 송신신호를 전송하는 신호 송신부;
상기 송신신호가 상기 타켓 물체에 반사되어 발생하는 타켓신호를 포함하는 수신신호를 수신하는 신호 수신부;
상기 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 상기 주파수 스펙트럼 정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성 정보를 추출하는 신호 분석부;
상기 주기성 정보에 기초하여 상기 수신신호에 간섭신호가 포함되었는지를 판단하는 판단부; 및
상기 간섭신호를 억제하여 상기 타켓신호를 추출하는 타켓 검출부를 포함하되,
상기 신호 분석부는,
상기 주파수 스펙트럼 정보를 미리 설정된 바이너리 기준값에 기초하여 0 또는 1 값으로 변환한 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 상기 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 상기 주기성 정보를 추출하거나 또는
상기 주파수 스펙트럼 정보의 피크(peak) 성분을 미리 설정된 바이너리 기준값에 기초하여 0 또는 1 값으로 변환한 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 상기 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 상기 주기성 정보를 추출하거나 또는
상기 주파수 스펙트럼 정보를 로그 스케일로 변환하고, 로그 스케일로 변환된 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT) 또는 역 고속 퓨리에 변환(inverse fast Fourier transform, IFFT)하여 상기 주기성 정보를 추출하는 타켓 물체 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 신호 분석부는,
상기 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT) 또는 역 고속 퓨리에 변환(inverse fast Fourier transform, IFFT)하여 상기 주기성 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 주기성 정보의 피크 값 성분을 이용하여 상기 간섭신호의 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 주기성 정보의 피크 값 성분이 검출되는 대역 정보를 이용하여 상기 수신신호에 포함된 간섭신호의 종류를 구분하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 주기성 정보의 피크 값 성분이 미리 설정된 대역 기준값 이하에서 검출되는 경우, 상기 간섭신호가 레이더에 의해서 발생되는 것으로 판단하며,
상기 주기성 정보의 피크 값 성분이 미리 설정된 대역 기준값 이상에서 검출되는 경우, 상기 간섭신호가 클러터 구조물에 의해서 발생되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 타켓 검출부는,
상기 주기성 정보에서 미리 설정된 피크 기준값 이상의 피크 값 성분을 억제하고, 상기 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보를 변환 주파수 스펙트럼 정보로 변환하여 상기 타켓 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 타켓 검출부는,
상기 주기성 정보에 포함되는 제1 피크 값을 기준으로 상기 제1 피크 값의 전후에 위치하는 피크 값들과 상기 제1 피크 값의 차이가 기준값 이상인 경우, 상기 제1 피크 값 성분을 억제하고, 상기 주기성 정보를 변환 주파수 스펙트럼 정보로 변환하여 상기 타켓 물체에 의해서 반사되는 타켓 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상가 타켓 검출부는,
상기 간섭신호의 종류에 따라 상기 타켓 신호를 검출하기 위한 파라미터를 구분하여 적용하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 장치. - 타켓 물체 감지를 위한 송신신호를 전송하는 신호 송신단계;
상기 송신신호가 상기 타켓 물체에 반사되어 발생하는 타켓신호를 포함하는 수신신호를 수신하는 신호 수신단계;
상기 수신신호의 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 상기 주파수 스펙트럼 정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성 정보를 추출하는 신호 분석단계;
상기 주기성 정보에 기초하여 상기 수신신호에 간섭신호가 포함되었는지를 판단하는 판단단계; 및
상기 간섭신호를 억제하여 상기 타켓신호를 추출하는 타켓 검출단계를 포함하되,
상기 신호 분석단계는,
상기 주파수 스펙트럼 정보를 미리 설정된 바이너리 기준값에 기초하여 0 또는 1 값으로 변환한 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 상기 바이너리 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 상기 주기성 정보를 추출하거나 또는
상기 주파수 스펙트럼 정보의 피크(peak) 성분을 미리 설정된 바이너리 기준값에 기초하여 0 또는 1 값으로 변환한 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 산출하고, 상기 바이너리 피크 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 상기 주기성 정보를 추출하거나 또는
상기 주파수 스펙트럼 정보를 로그 스케일로 변환하고, 로그 스케일로 변환된 주파수 스펙트럼 정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT) 또는 역 고속 퓨리에 변환(inverse fast Fourier transform, IFFT)하여 상기 주기성 정보를 추출하는 타켓 물체 감지 방법. - 삭제
- 제 13 항에 있어서,
상기 판단단계는,
상기 주기성 정보의 피크 값 성분을 이용하여 상기 간섭신호의 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 판단단계는,
상기 주기성 정보의 피크 값 성분이 검출되는 대역 정보를 이용하여 상기 수신신호에 포함된 간섭신호의 종류를 구분하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 타켓 검출단계는,
상기 주기성 정보에서 미리 설정된 피크 기준값 이상의 피크 값 성분을 억제하고, 상기 피크 값 성분이 억제된 주기성 정보를 변환 주파수 스펙트럼 정보로 변환하여 상기 타켓 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 방법. - 제 13 항에 있어서,
상가 타켓 검출단계는,
상기 간섭신호의 종류에 따라 상기 타켓 신호를 검출하기 위한 파라미터를 구분하여 적용하는 것을 특징으로 하는 타켓 물체 감지 방법.
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