KR20090012613A - 위상변위기를 적용한 코드상관방식의 거리측정기 - Google Patents

위상변위기를 적용한 코드상관방식의 거리측정기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 거리 측정 장치에 관한 것으로서, 고속 이동 물체 뿐만 아니라 저속 이동 물체, 더 나아가 고정 물체에 대해서도 거리 측정을 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 송신 신호의 위상을 가변함으로써, 수신 신호와 송신 신호 간의 위상 차이
Figure 112007055686405-PAT00001
가
Figure 112007055686405-PAT00002
범위에서 발생하도록 하여, 고정물체 및 저속 이동물체에 대해서도 정확한 거리 측정이 가능하도록 한다.

Description

위상변위기를 적용한 코드상관방식의 거리측정기{DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM USING CODE CORRELATION METHOD WITH A PHASE SHIFTER}
본 발명은 거리 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속 뿐만 아니라 저속의 이동 물체를 거리 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이동중인 표적을 감지하여 그 거리를 측정하기 위해서는 일정한 파형을 갖는 전파를 송신하고, 그 표적에서 반사된 수신파의 복귀시간을 산정하여 거리를 측정하는 펄스(Pulse)방식에 의한 거리측정법과, 송신신호의 주파수와 수신신호의 주파수가 변화되는 상태로부터 거리를 측정하는 주파수변조(FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave)방식이 적용되고 있다.
그러나 종래의 펄스방식과 주파수변조방식에 의한 거리측정장치는 군사용으로 적용되는 데 있어서, 상대방의 방해신호에 취약하여 수신신호의 특성 등이 변화되므로 실제거리와는 다르게 거리가 측정되었고, 야전에서 대기의 상태는 지속적으로 변화되므로 안개, 구름 및 강수 등의 영향을 받게되어 송신 및 수신전파에 대한 잡음과 오차가 발생되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국 등록 특허 10-0333490의 "거리측정 장치"는 고속으로 이동 중인 표적에 대하여 가무작위 코드에 의하여 위상 변조(Phase Modulation)된 초고주파 신호를 송수신하여 송신 신호와 수신 신호 간의 상관(Correlation) 값으로부터 거리를 측정함으로써, 종래의 초고주파를 사용하는 펄스방식과 주파수변조방식에 의한 거리측정장치보다 방해신호 및 대기상태의 변화에 영향을 받지 않고 거리를 측정할 수 있게 하였다. 이러한 한국 등록 특허 10-0333490의 "거리측정장치"에 대하여 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 거리 측정 장치의 구성도이며, 도 2는 종래 기술에 따른 초고주파 거리 측정기의 원리를 나타낸 도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 초고주파 거리 측정기를 통해 고속 이동 물체를 측정할 때와 저속 이동물체를 측정할 때의 차이점을 나타낸 도이다.
도 1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 종래의 거리 측정 장치는 연속된 파형을 발진시키는 초고주파발진기(10)와, 가무작위코드를 발생시키는 가무작위 코드발생기(Pseudo-Random Code Generator)(20)와, 상기 초고주파발진기(10)에 의해 발생된 상기 연속 파형의 주파수 위상을 상기 가무작위 코드발생기(20)에 의한 상기 가무작위코드를 이용하여 변조시키는 디지털 위상변조기(30)와, 상기 디지털 위상변조기(30)와 연결되어 상기 변조된 신호를 분배하는 방향성 결합기(40)와, 상기 변조되어 분배된 신호를 표적을 향하여 송신하고, 표적에서 반사된 신호를 수신하는 송수신안테나(50)와, 상기 방향성 결합기(40)와 상기 송수신안테나(50)의 사이에 위치되어 송신신호를 송수신안테나(50)로 중계하고, 상기 송수신안테나(50)로부터 수신된 신호를 중계하는 써큘레이터(Circulator)(60)와, 상기 써큘레이터(60)와 연결되어 수신신호를 받고, 상기 방향성 결합기(40)와 연결되어 분배된 송신신호를 받아 코드신호가 출력되는 신호혼합기(Mixer)(70)와, 상기 신호혼합기(70)와 연결되어 상기 출력신호를 증폭시키는 저잡음 초단증폭기(80)와, 상기 저잡음 초단증폭기(80)와 연결되어 상기 증폭신호에서 필요한 주파수 대역만을 통과시키는 저역통과 필터(90)와, 상기 저역통과 필터(90)와 연결되어 상기 통과된 신호를 증폭시키는 주증폭기(100)와, 상기 주증폭기(100)와 연결되어 상기 증폭된 신호를 상관코드로 복원시켜 일정전압의 펄스로 바꾸는 비교기(110)와, 상기 비교기(110)와 연결되어 상기 일정전압의 펄스를 갖도록 복원된 상관코드를 상관값에 해당하는 일정한 전압으로 출력하는 적분기(120)와, 상기 적분기(120)와 연결되어 상기 전압으로 출력되는 거리정보를 표시하는 표시부(130)로 구성된다.
전술한 구성을 참조로 하여 동작을 설명하면, 상기 디지털 위상변조기(30)는 상기 초고주파 발진기(10)에 발생된 신호를 상기 가무작위 코드발생기(20)에서 발생한 상기 가무작위 코드를 이용하여 변조하여, RF 신호로 변환한다. 상기 RF 신호는 상기 방향성 결합기(40)에서 분배되며, 상기 분배된 RF 신호 중 하나는 상기 신호 혼합기(70)의 LO(Local Oscillator) 입력 신호가 되고, 상기 분배된 RF 신호 중 다른 하나는 상기 써큘레이터(20)를 거쳐 상기 송수신 안테나(50)로 전달되는 송신 신호가 된다.
상기 송수신 안테나(50)에 의해 방사된 송신 신호는 측정 물체에 의해 반사되어 상기 송수신 안테나(50)로 다시 수신되며, 상기 써큘레이터(60)를 거쳐 상기 신호 혼합기(70)에 입력된다. 상기 신호 혼합기(70)는 송신 신호와 동일한 형태의 LO 신호와 물체에서 반사된 수신 신호를 아날로그 상관(Correlation)시켜 출력한다. 이때, 송신 신호가 도 2(a)의 ①과 같다면 측정 물체에 의해 반사되어 돌아온 수신 신호는 도 2(a)의 ②와 같이 송신신호와 동일한 형태를 가지면서
Figure 112007055686405-PAT00003
만큼 시간지연이 된 신호가 된다. 여기서
Figure 112007055686405-PAT00004
는 송수신간 가무작위코드의 지연시간을 의미하며, 수식 (1)과 같이 나타난다.
Figure 112007055686405-PAT00005
여기서,
Figure 112007055686405-PAT00006
는 송수신 안테나와 표적물체와의 거리를 말하고,
Figure 112007055686405-PAT00007
는 광속도( 3x108 m/s)를 말한다.
상기 두 신호가 상기 신호 혼합기(70)에 의해 상관이 되면 도 2(a)의 ③과 같이 도플러 신호가 혼합된 상관신호가 된다.
상기 신호 혼합기(70)에서 생성된 도플러가 인가된 상관 신호는 상기 저잡음증폭기(80), 상기 저역통과 필터(90), 상기 주증폭기(100), 상기 비교기(120) 및 상기 적분기(120)를 거치면서, 도 2(a)의 ①의 송신 신호와 도 2(a)의 ②의 수신 신호간의 상관 값(도 2(b))에 해당하는 전압 값을 발생시킨다.
이때, 상기 주증폭기(100)의 출력은 고속 이동물체의 경우 송신 신호와 수신 신호의 위상차인
Figure 112007055686405-PAT00008
와 도플러주파수(
Figure 112007055686405-PAT00009
)의 영향이 나타나 도 3(a)의 ①과 같이 나타나며, 비교기와 적분기를 통과하면 도 3(a)의 ②와 같이 그 첨두치가 상관값을 나타내는 주기적인 펄스 파형이 나타난다. 따라서, 일정 시간 동안의 첨두치를 최종 출력으로 나타낸다면 정상적인 거리값을 측정할 수 있게 된다.
그러나 도 3(b)와 같이, 상기 물체가 저속이여서 도플러 주파수가 매우 작거나, 고정 물체와 같이 도플러 주파수가 0인 경우에는 거의 DC 신호처럼 나타나는데, 그 전압 값이 송수신 신호간의 위상차
Figure 112007055686405-PAT00010
값이 어떻게 되느냐에 따라 변화하기 때문에 거리를 측정하는데 문제가 발생하게 된다.
즉,
Figure 112007055686405-PAT00011
(
Figure 112007055686405-PAT00012
는 비교기의 성능에 따라 결정되는 값)인 경우에는 정상적으로 거리를 측정할 수 있으나, 그
Figure 112007055686405-PAT00013
,
Figure 112007055686405-PAT00014
외 영역에서는 더 작은 거리 값이나 0으로 나타나 거리 측정에 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 인식하고, 고속 이동 물체 뿐만 아니라 저속 이동 물체, 더 나아가 고정 물체에 대해서도 거리 측정을 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 송수신 안테나로 방사되는 송신 신호의 위상을 가변함으로써, 신호 혼합기에 입력되는 수신 신호와 송신 신호간의 위상 차이
Figure 112007055686405-PAT00015
가
Figure 112007055686405-PAT00016
범위에서 발생하도록 하여, 고정물체 및 저속 이동물체에 대해서도 정확한 거리 측정이 가능하도록 한다. 여기서, 상기 송신 신호의 위상 변위는 전기적으로 조정가능한 위상변위기를 사용하여 구현할 수 있다. 또한, 위상 차이가 적정 값이 되었는지는 실제적으로 판단하기가 어렵기 때문에, 위상값을 0～360도 까지 변화하면서 나타나는 적분기 출력의 최대 값을 가지고 거리를 판단한다.
이와 같은 해결 수단은 구체적으로, 다음과 같이 본 발명이 제시하는 거리 측정 장치를 통해 구현될 수 있다.
즉, 본 발명이 제시하는 거리 측정 장치는 가무작위 코드를 생성하는 코드 발생기와; 상기 가무작위 코드를 이용하여 RF 탐지 신호를 위상 변조하고, 상기 위상 변조된 RF 탐지 신호를 분배하여 출력하는 송신단 신호 처리부와, 여기서 상기 분배된 신호 중 하나는 증폭되어 출력되고; 상기 송신단 신호 처리부에 의해 분배된 상기 위상 변조된 RF 탐지 신호의 위상을 조절하는 신호 조절부와; 상기 신호 조절부에 의해 상기 위상 조절된 RF 탐지 신호를 증폭하여 송신하고, 상기 송신 신호가 탐지체에 의해 반사된 수신 신호를 수신하는 송수신부와; 상기 송수신부로부터의 상기 수신 신호와, 상기 송신단 신호 처리부에 의해 분배되어 증폭된 상기 신호를 상관(Correlation)하고, 신호 처리하여 출력하는 수신단 신호 처리부와; 상기 수신단 신호 처리부로부터 출력된 신호를 통하여 상기 탐지체의 거리를 측정하고, 상기 송신 신호와 상기 반사 신호 간의 위상 차를 조절하기 위한 조절 신호를 상기 신호 조절부로 제공하는 제어부를 포함한다.
한편, 본 발명은 비교기 입력 신호의 크기 변화로 인해 발생되는 거리 측정의 부정확성을 제거하기 위해, 전기적으로 조정가능한 감쇄기를 사용하여 수신 신호가 일정한 크기로 수신되도록 구현하였으며, 상기 감쇄기의 사용으로 인해 시스템의 포화(Saturation)를 야기할 수 있는 높은 수신 신호를 억제(Limiting)하는 기능을 동시에 구현하였다.
본 발명에 따르면, 고속 이동 물체 뿐만 아니라, 저속 이동 물체 더욱 나아가 정지 이동 물체에 대해서도 정확하게 거리를 측정할 수 있다. 또한, 근거리에 있는 모든 물체에 대해, 방해신호 및 대기상태의 변화에 둔감하면서도 정확하게 거리를 측정할 수 있다. 이와 같이, 전방 물체의 유무 및 동작 여부를 판별할 수 있으므로, 시각장애인을 위한 보행 보조장치, 민간이나 군용의 방범 및 보안을 위한 장치 등의 다양한 분야에서 사용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 거리 측정 장치의 구성도이다.
도 4를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 거리 측정 장치(200)는 가무작위 코드를 생성하는 코드 발생기(210)와, 송신단 신호 처리부(220)와, 신호 조절부(230)와, 송수신부(240)와, 수신단 신호 처리부(250)와, 제어부(260)와, 표시부(270)를 포함한다. 여기서, 본 발명에 따른 거리 측정 장치(200)는 도 1에 도시된 종래의 거리 측정 장치에 비해, 송신 신호의 전력을 제어하고 위상을 제어하는 상기 신호 조절부(230)를 더 포함하는 것을 주요 특징으로 한다. 이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 거리 측정 장치를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 송신단 신호 처리부(220)는 상기 가무작위 코드를 이용하여 RF 탐지 신호를 위상 변조하고, 상기 위상 변조된 RF 탐지 신호를 상기 신호 조절부(230)와 상기 수신단 신호 처리부(250)로 분배하여 출력한다. 이러한 상기 송신단 신호 처리부(220)는 구체적으로 상기 코드 발생기(210)에 의해 생성된 상기 가무작위 코드의 전원을 보정하는 DC 보정기(221)와, 상기 제어부(260)의 제어 신호에 따라 연속된 파형을 발진시키는 초고주파 발진기(222)와, 상기 초고주파 발진기(222)에 의해 발생된 상기 연속 파형의 주파수 위상을 상기 코드 발생기(210)에 의해 생성된 상기 가무작위 코드를 이용하여 변조시키는 위상 변조기(223)와, 상기 위상 변조 기(223)와 연결되어 상기 변조된 신호를 상기 신호 조절부(230) 및 상기 수신단 신호 처리부(250)로 분배하는 제 1 방향성 결합기(224)와, 상기 제 1 방향성 결합기(224) 및 상기 수신단 신호 처리부(250)의 사이에 연결되어 상기 분배된 신호를 증폭하여 상기 수신단 신호 처리부(250)로 제공하는 제 1 증폭기(225)를 포함한다.
한편, 상기 신호 조절부(230)는 상기 제어부(260)의 감쇄기 제어 신호에 따라 상기 송신단 신호 처리부(220)로부터 제공받은 상기 위상 변조된 RF 탐지 신호의 전력을 제어한다. 그리고, 상기 신호 조절부(230)는 상기 제어부(260)의 위상 변위기 제어 신호에 따라, 상기 전력 제어된 신호의 위상을 조절하는 한다. 이러한, 상기 신호 조절부(230)는 구체적으로 상기 송신단 신호 처리부(220)의 제 1 방향성 결합기(224)에 의해 분배된 상기 위상 변조된 RF 탐지 신호의 전력을 감쇄하여 상기 송수신부(240)를 통해 수신되는 신호가 일정한 전력이 되도록 하는 감쇄기(231)와, 상기 감쇄된 신호의 위상을 조절하는 위상 변위기(232)를 포함하여 이루어진다.
상기 송수신부(240)는 상기 신호 조절부(230)에 의해 상기 위상 조절된 RF 탐지 신호를 증폭하여 송신하고, 상기 송신 신호가 탐지체에 의해 반사된 수신 신호를 수신한다. 이러한, 상기 송수신부(240)는 상기 신호 조절부(230)에 의해 상기 위상 조절된 RF 탐지 신호를 증폭하는 제 2 증폭기(241)와, 상기 증폭된 신호를 표적을 향하여 송신하고, 상기 표적에서 반사된 신호를 수신하는 송수신안테나(242)와, 상기 제 2 증폭기(241)와 상기 송수신안테나(242)의 사이에 위치되어 송신 신호를 상기 송수신 안테나(242)로 중계하고, 상기 송수신 안테나(242)로부터 의 상기 수신 신호를 중계하는 써큘레이터(Circulator)(243)와, 상기 써큘레이이터(243)로부터의 수신 신호를 분배하는 제 2 방향성 결합기(244)를 포함한다.
상기 수신단 신호 처리부(250)는 상기 송수신부(240)로부터의 상기 수신 신호와, 상기 신호 조절부(230)에 의해 분배되어 증폭된 상기 신호를 상관(Correlation)하고, 신호 처리하여 출력한다.
이러한 상기 수신단 신호 처리부(250)는 상기 제 2 방향성 결합기(244)에 의해 분배된 상기 수신 신호의 전력을 검출하여 상기 제어부(260)로 제공하는 수신 전력 검출기(251)와, 상기 제 2 방향성 결합기(244)에 의해 분배된 상기 수신 신호 및 상기 송신단 신호 처리부(220)의 제 1 증폭기(225)에 의해 증폭된 상기 신호를 상관(Correlation)하여 출력하는 신호 혼합기(252)와, 상기 신호 혼합기(252)와 연결되어 상기 출력 신호에서 필요한 주파수 대역만을 통과시키는 저역통과 필터(253)와, 상기 저역통과 필터(253)와 연결되어 상기 통과된 신호를 증폭시키는 주 증폭기(254)와, 상기 주 증폭기(254)와 연결되어 상기 증폭된 신호를 복원시켜 일정전압의 펄스로 바꾸는 비교기(255)와, 상기 비교기(255)와 연결되어 상기 일정 전압의 펄스를 일정한 전압으로 출력하는 적분기(256)를 포함한다.
상기 제어부(260)는 상기 수신단 신호 처리부(250)로부터 출력된 신호를 통하여 상관 값을 계산한 후 상기 상관 값을 통해 상기 탐지체의 거리를 측정하고, 상기 송신 신호와 상기 수신 신호 간의 위상 차를 조절하기 위한 위상 변위기 제어 신호를 상기 신호 조절부(230)로 제공한다. 또한, 상기 제어부(260)는 상기 수신단 신호 처리부(250) 내의 상기 수신 전력 검출기(251)에 의해 검출된 수신 신호의 전 력 크기에 따라 상기 송신 신호의 전력을 제어하기 위한 감쇄기 제어 신호를 상기 송신단 신호 처리부(230)의 상기 감쇄기(231)로 제공한다.
상기 표시부(270)는 상기 측정된 거리를 나타낸다.
한편, 위와 같은 구성을 기준으로 하여 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 코드 발생기(210)에서 발생된 가무작위 코드는 상기 DC 보정기(221)에서 DC 보정이 이루어져 상기 위상 변조기(223)에 입력된다. 상기 위상 변조기(223)는 상기 가무작위 코드를 이용하여 상기 초고주파 발진기(222)로부터의 신호를 위상 변조하여, RF 신호로 변환한다.
상기 RF 신호는 상기 제 1 방향성 결합기(224)에 의해 분배된다. 이때 상기 분배된 신호 중 하나는 상기 신호 조절부(230)로 제공되고, 다른 하나는 상기 제 1 증폭기(225)를 거쳐 상기 수신단 신호 처리부(250)의 상기 신호 혼합기(252)로 제공된다.
상기 신호 조절부(230)로 제공된 상기 RF 신호는 상기 가변 감쇄기(231)에 의해 크기가 조절되고, 상기 위상 변위기(232)에 의해 위상이 조정되어진 후, 상기 서큘레이터(243)와 상기 안테나(242)를 거쳐 송신된다.
이와 같이 송신된 상기 RF 신호는 물체에 의해 반사되어 상기 안테나(242)와 상기 서큘레이터(243)를 통해 다시 수신된다.
상기 수신 신호는 상기 제 2 방향성 결합기(244)를 통해 상기 수신전력 검출기(251)와 상기 신호 혼합기(252)로 분배된다. 상기 수신 전력 검출기(251)로 분배된 신호는 전력이 검출되어 상기 제어부(260)로 제공되고, 상기 제어부(260)는 이 를 바탕으로 상기 가변 감쇄기(231)를 제어하게 된다. 그리고, 상기 혼합기(252)로 분배된 신호는 상기 제 1 증폭기(225)로부터의 신호와 혼합되고, 상기 저역통과 필터(253), 상기 주 증폭기(254), 상기 비교기(255) 및 상기 적분기(256)를 거쳐 상기 제어기(260)로 입력된다.
상기 제어기(250)는 거리 값을 산출하고, 상기 표시부(270)에는 측정된 거리값을 표시한다.
도 5는 본 발명에 따른 거리 측정 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 거리 측정 절차는 상기 위상 변위기(232)를 조절하여 송신 신호와 수신 신호의 위상 차이
Figure 112007055686405-PAT00017
가
Figure 112007055686405-PAT00018
이내에 머물도록 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 수신 신호가 일정한 크기로 수신되도록 송신 신호의 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로는 다음과 같다.
먼저 거리 측정 장치의 전원이 켜지면, 시스템이 초기화된다(S101).
이어서, 전술한 바와 같이 상기 가무작위 코드를 이용하여 위상 변조된 상기 RF 신호를 상기 제어부(260)의 감쇄기 제어 신호에 따라 전력 제어한다(S102).
그리고, 상기 전력 제어된 RF 신호의 위상을 상기 제어부(260)의 위상 변위기 제어 신호에 따라 제어한 후(S103), 상기 안테나(242)를 통해 송신한다. 상기 안테나(242)에 의해 송신된 신호는 물체에 의해 반사되어 상기 안테나(242)에 다시 수신된다(S104).
그러면, 상기 수신 신호의 전력 크기(Pr)를 검출한다(S105). 이때, 상기 검출된 수신 신호의 전력 크기(Pr)가 기 설정된 크기(Pr0)와 일치하는지 확인한다(S106). 만약, 상기 수신 신호의 전력 크기(Pr)가 상기 기 설정된 크기(Pr0)와 일치하지 않으면, 상기 감쇄기(231)를 조정한다(S107).
그러나, 상기 수신 신호의 전력 크기(Pr)가 상기 기 설정된 크기(Pr0)와 일치하면, 상기 적분기(256)의 출력 전압 값을 저장한다(S108).
다음으로, 다시 송신부 위상 변위기(232)의 위상값을 변화시키고(S109), 상기 위상 변위기(232)의 위상 값이 360도까지 변화되었을 때 저장된 출력 전압 값들을 비교하여 최대치를 선택하고, 상관 값을 구한다(S110).
마지막으로, 상기 상관 값을 통해 거리를 판단한다(S111).
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 이동 단말기 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 거리 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 초고주파 거리 측정기의 원리를 나타낸 도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 초고주파 거리 측정기를 통해 고속 이동 물체를 측정할 때와 저속 이동물체를 측정할 때의 차이점을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 거리 측정 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 거리 측정 절차를 나타낸 흐름도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200 : 본 발명에 따른 거리 측정 장치
210 : 코드발생기(Code Generator)
220 : 송신단 신호 처리부
221 : DC 보정기(DC Offset Controller)
222 : 초고주파 발진기(Microwave Oscillator)
223 : 위상변조기(Phase Modulator)
224 : 제 1 방향성 결합기(Directional Coupler)
225 : 제 1 증폭기
230 : 신호 조절부
231 : 가변 감쇄기(Variable Attenuator)
232 : 위상변위기(Phase Shifter)
240 : 송수신부
241 : 제 2 증폭기
242 : 안테나(Antenna)
243 : 서큘레이터(Circulator)
244 : 제 1 방향성 결합기(Directional Coupler)
250 : 수신단 신호 처리부
251 : 수신전력 검출기(Detector for Receiving Power)
252 : 신호 혼합기(Mixer)
253 : 저역통과 필터(Low Pass Filter)
254 : 주 증폭기(Amplifier)
255 : 비교기(Comparator)
256 : 적분기(Integrator)
260 : 제어부
270 : 표시부

Claims (8)

  1. 가무작위 코드를 생성하는 코드 발생기와;
    상기 가무작위 코드를 이용하여 RF 탐지 신호를 위상 변조하고, 상기 위상 변조된 RF 탐지 신호를 분배하여 출력하는 송신단 신호 처리부와; 여기서 상기 분배된 신호 중 하나는 증폭되어 출력되고,
    상기 송신단 신호 처리부에 의해 분배된 상기 위상 변조된 RF 탐지 신호의 위상을 조절하는 신호 조절부와;
    상기 신호 조절부에 의해 상기 위상 조절된 RF 탐지 신호를 증폭하여 송신하고, 상기 송신 신호가 탐지체에 의해 반사된 수신 신호를 수신하는 송수신부와;
    상기 송수신부로부터의 상기 수신 신호와, 상기 송신단 신호 처리부에 의해 분배되어 증폭된 상기 신호를 상관(Correlation)하고, 신호 처리하여 출력하는 수신단 신호 처리부와;
    상기 수신단 신호 처리부로부터 출력된 신호를 통하여 상기 탐지체의 거리를 측정하고, 상기 송신 신호와 상기 반사 신호 간의 위상 차를 조절하기 위한 조절 신호를 상기 신호 조절부로 제공하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 신호 조절부는
    상기 위상 변조된 RF 탐지 신호의 전력을 감쇄하여 상기 수신 신호가 일정한 전력이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 신호 조절부는
    상기 송신단 신호 처리부에 의해 분배된 상기 위상 변조된 RF 탐지 신호의 전력을 감쇄하여 상기 수신 신호가 일정한 전력이 되도록 하는 감쇄기와;
    상기 감쇄된 신호의 위상을 조절하는 위상 변위기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 수신단 신호 처리부는 상기 수신 신호의 전력을 검출하여 상기 제어부로 제공하는 검출기를 더 포함하고,
    여기서, 상기 제어부는 상기 검출된 전력에 따라 상기 위상 변조된 RF 탐지 신호의 전력을 감쇄하기 위한 제어 신호를 상기 감쇄기로 제공하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 수신단 신호 처리부는
    상기 송수신부로부터의 상기 수신 신호의 전력을 검출하여 상기 제어부로 제공하는 검출기와;
    상기 송수신부로부터의 상기 수신 신호와, 상기 신호 조절부에 의해 분배되어 증폭된 상기 신호를 상관(Correlation)하여 출력하는 신호혼합기와,
    상기 신호 혼합기와 연결되어 상기 출력 신호에서 필요한 주파수 대역만을 통과시키는 저역통과 필터와,
    상기 저역통과 필터와 연결되어 상기 통과된 신호를 증폭시키는 주 증폭기와,
    상기 주 증폭기와 연결되어 상기 증폭된 신호를 복원시켜 일정전압의 펄스로 바꾸는 비교기와,
    상기 비교기와 연결되어 상기 일정 전압의 펄스를 일정한 전압으로 출력하는 적분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 송신단 신호 처리부는
    상기 코드 발생기에 의해 생성된 상기 가무작위 코드의 전원을 보정하는 DC 보정기와;
    연속된 파형을 발진시키는 초고주파 발진기와;
    상기 초고주파발진기에 의해 발생된 상기 연속 파형의 주파수 위상을 상기 코드발생기에 의해 생성된 상기 가무작위 코드를 이용하여 변조시키는 위상변조기와;
    상기 위상변조기와 연결되어 상기 변조된 신호를 상기 신호 조절부와 상기 수신단 신호 처리부로 분배하는 방향성 결합기와;
    상기 방향성 결합기와 상기 수신단 신호 처리부의 사이에 연결되어, 상기 분배된 신호를 증폭하여 상기 수신단 신호 처리부로 제공하는 증폭기를 포함하는 것 을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
  7. 가무작위 코드를 이용하여 RF 신호를 위상 변조하는 단계와;
    수신 신호와 송신 신호 간의 위상 차이가 기 설정된 범위 내에 있도록 상기 RF 신호의 위상을 제어하는 단계와;
    상기 RF 신호를 송신하는 단계와;
    상기 RF 신호가 물체에 의해 반사되어 수신되면, 신호 처리하여 상기 송신된 RF 신호와 상기 수신 신호 간의 상관 값을 계산하는 단계와;
    상기 상관 값을 이용하여 상기 물체의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 RF 신호가 물체에 의해 반사되어 수신되면, 상기 수신 신호의 전력 크기를 검출하는 단계와;
    상기 수신 신호의 전력 크기가 일정하도록, 상기 RF 신호의 전력을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 방법.
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