KR20120116335A - 레이더 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지털 코드를 이용하여 디지털 변조된 송신신호를 송신하고, 상기 송신된 송신신호가 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호를 수신 및 복조함으로써, 상기 목표물까지의 거리 및 상기 목표물의 속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치에 관한 것이다.

Description

레이더 장치{RADAR APPARATUS}
본 발명은 목표물까지의 거리 및 목표물의 속도를 측정하기 위한 레이더 장치에 관한 것으로서, 디지털 변조 및 복조 기술을 이용하여 아날로그 방식에 비하여 신뢰성이 높고 집적회로 기술로 구현이 용이한 레이더 장치에 관한 것이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제 2009-0067990호(2009. 06. 25 공개)에 개시되어 있다.
최근, 밀리미터/서브밀리미터 대역에서의 근거리 고해상도 레이더에 대한 수요가 증대되면서 이에 대한 연구가 계속되고 있다. 근접해 있는 물체 간의 거리를 판별하거나 분해할 수 있는 고해상도 레이더 시스템은 산업용, 군수용으로 다양하게 활용되고 있으며 실생활에서는 차량용 레이더 시스템에 주로 사용되고 있다. 차량용 레이더 시스템이란, 지능형 교통 시스템을 구현하기 위한 필수 기술로서 움직이거나 정지해 있는 다른 차량이나 물체의 움직임을 감지함으로써, 열악한 기상조건 또는 운전자의 부주의로 인해 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지할 목적으로 개발된 차량의 안전 운행 시스템이라고 할 수 있다.
발명이 속하는 종래 기술의 FMCW(주파수 변조 연속파) 방식의 레이더는 송신신호를 시간에 따라 주파수를 선형적으로 증가 및 감소시키는 형태(예, 삼각파)로 주파수 변조하여 송신한다. 종래에는, 일정 시간 이전에 송신되어 목표물을 맞고 되돌아온 에코신호를 수신기가 수신하여, 상기 송신신호와 에코신호 간 주파수 차이만큼의 베스트 주파수(beat frequency)를 얻고 이 정보를 이용하여 목표물의 위치 및 속도 정보를 얻었다. 상기 FMCW 방식은 베스트 주파수를 얻기 위한 방법으로서 아날로그 변조방식을 사용한다. 하지만, 이러한 아날로그 변조 방식은 디지털을 활용한 방식보다 신뢰성이 낮으며, 발전된 집적회로 기술을 이용하기에 부적합한 문제점이 있었다. 더욱이, 여러 대의 레이더가 동시에 같은 대역의 주파수를 사용하는 경우, 신호 상호 간에 간섭이 발생하여 수신성능이 악화되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 목표물까지의 거리 및 목표물의 속도를 측정하기 위한 레이더 장치로서 디지털 변조 및 복조 기술을 이용하여 아날로그 방식에 비하여 신뢰성이 높고 집적회로 기술로 구현이 용이하며 신호 간섭의 영향을 비교적 적게 받는 레이더 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 디지털 코드를 이용하여 디지털 변조된 송신신호를 송신하고, 상기 송신된 송신신호가 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호를 수신 및 복조함으로써, 상기 목표물까지의 거리 및 상기 목표물의 속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치를 제공한다.
본 발명에서, 상기 디지털 변조된 송신신호는 적어도 하나 이상의 세그먼트를 포함하는 복수의 패킷을 포함하여 구성되고, 상기 복수의 패킷은 순차적으로 송신되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 디지털 변조된 송신신호에 포함된 각각의 패킷은 신호의 동기를 위한 프리앰블 및 상기 거리의 측정을 위한 거리 코드 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 각각의 패킷에 포함된 거리 코드 간에는 연관성(correlation)이 존재하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 연관성은 상기 각 패킷에 포함된 거리 코드 간의 코드 이격의 정도를 나타내는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 제 1 시점에 송신된 송신신호가 상기 목표물에 의해 반사되어 돌아온 에코신호에 포함된 거리 코드와 현재 시점의 송신신호에 포함된 거리 코드 간의 상기 연관성에 기초하여 상기 제 1 시점과 현재 시점 간의 소요시간을 산출하고, 상기 산출된 소요시간에 기초하여 상기 목표물까지의 거리를 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 각각의 패킷은 서로 다른 레이더 장치 간 데이터 통신을 위한 데이터 세그먼트를 추가적으로 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 목표물의 속도는, 상기 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호의 도플러 주파수 변화에 기초하여 산출하거나, 상기 목표물까지의 거리를 미리 설정된 시간 간격으로 측정함으로써 상기 시간 간격 당 상기 목표물까지의 거리의 변화량에 기초하여 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 송신 신호는 각각의 레이더 장치를 식별하기 위한 고유의 식별코드를 포함하고, 각 레이더 장치는 상기 식별코드에 의하여 자신의 에코신호를 식별하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 레이더 장치는, 디지털 신호처리부에 의해 생성된 디지털 변조신호를 아날로그 변환하고 반송파(carrier) 주파수로 변환하여 생성한 상기 송신신호를 송신안테나를 통해 송신하는 송신부; 상기 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호를 수신하여 디지털 변환하는 수신부; 및 디지털 코드를 이용하여 상기 디지털 변조신호를 생성하고, 상기 디지털 변환된 에코신호를 복조하여 디지털 신호처리하는 디지털 신호처리부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 송신부는, 상기 디지털 변조신호를 기저대역의 아날로그신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터; 반송파 신호를 생성하는 발진기; 상기 반송파 신호를 이용하여 상기 기저대역의 아날로그 신호를 중심주파수가 반송파 주파수인 아날로그 신호로 변환하는 송신 믹서; 및 상기 송신 믹서의 출력신호를 전력증폭하여 상기 송신 신호를 생성하는 전력증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 수신부는, 수신 안테나를 통해 수신되는 에코신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 상기 저잡음 증폭기의 출력신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하는 믹서; 및 상기 믹서의 출력신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 레이더 장치는 목표물까지의 거리 및 목표물의 속도를 정확하게 측정하되, 디지털 변조 및 복조 기술을 이용하여 아날로그 방식에 비하여 신뢰성이 높고 집적회로 기술로 구현이 용이하며 신호 간섭의 영향을 비교적 적게 받는 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 레이더 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 2a는 본 실시예에 따른 레이더 장치에서 사용된 송신신호의 구성을 나타낸 것이고, 도 2b는 상기 송신신호에 포함된 거리 코드의 예시를 나타낸 것이다.
도 3은 본 실시예에 따른 레이더 장치가 목표물의 속도를 측정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 파형도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 레이더 장치가 목표물의 속도를 측정하는 방법의 다른 일 예를 설명하기 위한 표이다.
도 5는 각 차량에 장착된 복수의 레이더 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로하여 본 발명의 실시예에 대하여 본발명이속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지않는다. 그리고 도면에서 본발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 레이더 장치의 구성을 도시한 것이고, 도 2a는 본 실시예에 따른 레이더 장치에서 사용된 송신신호의 구성을 나타낸 것이고, 도 2b는 상기 송신신호에 포함된 거리 코드의 예시를 나타낸 것이다. 이를 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 레이더 장치는 디지털 코드를 이용하여 디지털 변조된 송신신호(T1)를 송신하고, 상기 송신된 송신신호(T1)가 목표물(150)에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호(R1)를 수신 및 복조함으로써, 상기 목표물(150)까지의 거리 및 상기 목표물(150)의 속도를 측정한다.
본 실시예에 따른 레이더 장치는, 디지털 신호처리부(130)에 의해 생성된 디지털 변조신호를 아날로그 변환하고 반송파(carrier) 주파수로 변환하여 생성한 상기 송신신호(T1)를 송신안테나(141)를 통해 송신하는 송신부(110); 상기 목표물(150)에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호(R1)를 수신하여 디지털 변환하는 수신부(120); 및 디지털 코드를 이용하여 상기 디지털 변조신호를 생성하고, 상기 디지털 변환된 에코신호(R1)를 복조하여 디지털 신호처리하는 디지털 신호처리부(130)를 포함할 수 있다.
상기 송신부(110)는, 상기 디지털 변조신호를 기저대역의 아날로그신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터(111); 반송파 신호를 생성하는 발진기(113); 상기 반송파 신호를 이용하여 상기 기저대역의 아날로그 신호를 중심주파수가 반송파 주파수인 아날로그 신호로 변환하는 송신 믹서(112); 및 상기 송신 믹서(112)의 출력신호를 전력증폭하여 상기 송신 신호를 생성하는 전력증폭기(114)를 포함할 수 있다.
상기 수신부(120)는, 수신 안테나(142)를 통해 수신되는 에코신호(R1)를 증폭하는 저잡음 증폭기(121); 상기 저잡음 증폭기(121)의 출력신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하는 믹서(122); 및 상기 믹서(122)의 출력신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(123)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 레이더 장치는 반드시 상기의 구성으로 이루어지는 것에 국한되는 것은 아니며 일시예에 따라서는 일부 기능이 추가 또는 생략될 수도 있다. 본 발명의 실시형태는 다른 형태로 변형이 될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
이하, 본 실시예의 동작 및 작용을 도 1 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
디지털 신호처리부(130)는 디지털 코드를 이용하여 디지털 변조신호를 생성하고, 디지털 변환된 에코신호(R1)를 복조하여 디지털 신호처리하는 기능을 수행한다.
송신부(110)에 있어, 디지털-아날로그 컨버터(111)는 디지털 신호처리부(130)에 의하여 생성된 상기 디지털 변조신호를 기저대역의 아날로그신호로 변환하여 출력한다. 발진기(113)는 반송파(carrier) 신호를 생성하고, 송신 믹서(112)는 상기 반송파 신호를 이용하여 상기 기저대역의 아날로그 신호를 중심주파수가 반송파 주파수인 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 그러면, 전력증폭기(power amplifier, 114)는 상기 송신 믹서(112)의 출력신호를 전력증폭하여 상기 송신 신호(T1)를 생성하고, 상기 송신 신호(T1)는 송신 안테나(141)를 통하여 송신된다.
이어서, 송신 신호(T1)가 목표물(150)에 의해 반사되어 되돌아온 신호인 에코신호(R1)가 수신 안테나(142)에 수신되면, 수신부(120)에 있어 저잡음 증폭기(121)는 수신되는 에코신호(R1)를 증폭하여 출력하고, 믹서(122)는 발진기(113)를 이용하여 저잡음 증폭기(121)의 출력신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환한다. 그러면, 아날로그-디지털 컨버터(123)는 상기 믹서(122)의 출력신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 신호 처리부(130)로 출력하며, 디지털 신호 처리부(130)는 이를 디지털 신호 처리하여 목표물(150)까지의 거리 및 목표물(150)의 이동 속도 등의 정보를 산출한다.
본 실시예에 따른 레이더 장치에 의해 수행되는 거리 및 속도 측정과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
거리 측정
상기에서, 송신부(110)에 의해 송신되는 송신신호(T1)는 다수의 패킷(packet)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 실시예에 따른 레이더 장치는 송신신호(T1)를 다수의 패킷으로 구성하여 보냄으로써 다중의 목표물의 위치, 속도 정보를 정확히 획득할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 레이더 장치는 종래의 FMCW 방식의 레이더에 비하여 다중 목표물을 탐지하는 데에 있어 더 유리하다. 종래 FMCW 방식의 레이더에서는, 송신신호의 주파수 선형변화 기울기의 수가 목표물의 수보다 작을 경우 고스트 타켓(ghost target)을 구별할 수 없는 문제점이 있었다. 이는 FMCW 방식에서 목표물의 위치, 속도의 정보가 모두 베스트 주파수(beat frequency)로 변환되는 데에 기인하는데, 이에 반해 본 실시예에 따른 레이더 장치는 목표물의 위치를 디지털 코드의 연산에 의하여 독립적으로 얻을 수 있으므로 다중 표적 탐지에 유리하다.
도 2a는 본 실시예에 따른 레이더 장치에서 사용된 송신신호의 구성을 나타낸 것이고, 도 2b는 상기 송신신호에 포함된 거리 코드(distance code)의 예시를 나타낸 것이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 송신부(110)에 의해 생성되어 송신되는 송신신호(T1)는 적어도 하나 이상의 세그먼트(11, 12, 13)를 포함하는 복수의 패킷(패킷1, 패킷2, 패킷3, 패킷4,...)을 포함하여 구성되고, 상기 복수의 패킷(패킷1, 패킷2, 패킷3, 패킷4,...)은 순차적으로 송신된다. 이 때, 각각의 패킷(10)은 신호의 동기를 위한 프리앰블(11), 거리의 측정을 위한 거리 코드(12) 및 서로 다른 레이더 장치 간 데이터 통신을 위한 데이터 세그먼트(13) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이, 각각의 패킷(10)은 프리앰블(11), 거리 코드(12) 및 데이터 세그먼트(13)를 포함하여 구성되거나, 프리앰블(11)과 거리 코드(12)를 포함하여 구성될 수 있으며, 심지어는 프리앰블(11)만을 포함하여 구성될 수도 있다. 여기서, 각각의 세그먼트는 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 송신신호(T1)에 포함된 패킷(10)은 서로 다른 종류의 세그먼트를 포함하여 구성될 수 있으며 패킷의 길이는 서로 다를 수 있다. 도 2a의 패킷의 구성은 설명의 이해를 돕기 위한 예시이다. 레이더 장치는 글로벌 기준(예를 들어, GPS global positioning system)를 사용하여 상호 간에 동기화된 시스템 혹은 비동기 시스템으로 구현될 수 있다. 비동기 시스템의 경우 각 패킷(10)은 신호의 동기를 찾기 위한 프리앰블(11), 목표물을 맞고 되돌아온 에코신호(R1)와 현재 송신신호(T1)를 연산하여 거리, 속도정보를 얻기 위한 거리 코드(12), 레이더 간 통신을 하기위한 데이터 세그먼트(13) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 각각의 패킷(10)에 포함된 거리 코드(12) 간에는 연관성(correlation)이 존재하도록 구성되는데, 이 연관성은 각 패킷(패킷1, 패킷2, 패킷3, 패킷4,...)에 포함된 거리 코드(12) 간의 코드 이격의 정도, 즉 수학적 연산 (디지털 논리연산)을 통하여 산출될 수 있는 코드 사이의 떨어진 정도를 나타낸다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 거리코드(12)는 8비트(bit)로 구성된 x0, x1, x2, x3, ...와 같이 나타내어질 수 있는데, 이 경우 x3과 x6(혹은 x6과 x9)은 코드의 거리와 비례한 3 bit차이가 나며, x3과 x9는 6 bit의 차이를 보인다. 따라서, 이러한 특성을 가진 거리 코드(12)를 이용하여 송신신호(T1)를 변조할 경우, 송신신호(T1)가 일정시간(Δt) 전에 송신된 후 목표물을 맞고 되돌아와 수신 안테나(142)로 수신되는 에코신호(R1)에 포함된 거리 코드(12)와, 현재 송신되는 송신신호에 포함된 거리 코드(12)를 비교하여, 그 차에 대해 연산을 수행하게 되면, 송신신호(T1)가 목표물(150)에 맞고 되돌아오는 데에 걸리는 시간인 Δt를 산출할 수 있다. 그리고, 이 산출된 Δt에 기초하여, 목표물(150)까지의 거리(S)를 다음의 수학식 1에 따라 산출할 수 있다.
Figure pat00001
거리 코드(12)의 구간차는 논리연산을 통해 용이하게 식별 할 수 있다. 또, 거리 코드(12)의 길이 및 구성 방식은 다양한 방법으로 구현될 수 있으며, 도 2b에 도시된 것은 설명을 돕기 위한 하나의 예시를 나타내며 이러한 방식으로 국한되는 것은 아니다. 이에 대한 다른 예시로 PN 코드(Pseudo Noise code)를 송신하면 Δt시간 전에 송신되어 목표물을 맞고 돌아와 수신기에 수신된 에코신호(R1)와 송신기의 PN 코드를 연관성 연산(correlation)하는 방법에 의해 목표물의 위치를 추정할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 레이더 장치는 거리코드(12)를 포함하는 복수의 패킷(10)을 포함하여 구성되는 송신신호(T1)를 생성하여 송신하고, 반사되어 오는 에코신호(R1)와 현재의 송신신호(T1) 간의 거리 코드(12)의 연관성 비교를 통해 목표물(150)까지의 거리를 측정할 수 있다.
속도 측정
본 실시예의 레이더 장치에 따르면, 목표물(150)이 이동 중인 경우 이동 중인 목표물(150)의 속도는, 목표물(150)에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호(R1)의 도플러 주파수 변화에 기초하여 산출하거나, 상기 목표물(150)까지의 거리를 미리 설정된 시간 간격으로 측정함으로써 상기 시간 간격 당 상기 목표물(150)까지의 거리의 변화량에 기초하여 산출할 수 있다.
먼저, 본 실시예에 따른 레이더 장치는 에코신호(R1)의 도플러 주파수 변화에 기초하여 목표물(150)의 속도를 산출할 수 있다. 도 3은 본 실시예에 따른 레이더 장치가 목표물의 속도를 측정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 파형도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 송신신호(T1)가 레이더 장치가 부착된 차량 등과 비교하여 상대속도를 가지고 이동 중인 목표물(150)을 맞아서 에코신호(R1)로 되돌아올 때, 에코신호(R1)는 송신주파수에서 도플러 주파수만큼 변화한다. 이 변화값은 상대 속도에 비례하는 관계가 있으므로 이를 이용하여 목표물(150)의 상대속도를 구할 수 있으며, 레이더 장치가 부착된 차량 등의 속도를 알면 목표물(150)의 절대속도의 정보를 얻을 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 디지털로 변조된 송신신호(T1)의 주파수축의 그림은 캐리어주파수 fc를 중심으로 대역폭(BW)를 가지는 신호(31)로 도시할 수 있다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 디지털 변조된 기저대역 신호는 주파수 상향변환되어 송신된다. 이 때, 반송파 신호(carrier signal, 32)를 이용하며 이 신호는 반송 주파수 fc를 가지는 단일 톤(single-tone)의 사인파(sinusoidal)신호이다. 주파수축에서 보면 31에서처럼 모듈레이션되어 대역폭(BW폭)을 가지는 신호보다 크기가 크다. 이 반송파 신호를 이용하여 송신되어 목표물(150)에 의해 반사되어 되돌아온 에코신호(R1)를 반송파 주파수를 가지는 단일 톤의 사인파(single-tone sinusoidal) 신호를 사용하여 하향변환(down conversion)하면 신호(33)과 같은 파형을 얻을 수 있으며, 반송파 신호가 도플러 주파수 변환에 의하여 fd 만큼 변화한 파형을 수신할 수 있다. 이 fd 정보로부터 목표물의 상대속도 정보를 얻을 수 있다. 만약, 수신신호의 하향변환시 fIF 주파수 offset을 가질 경우도 마찬가지로 fd정보를 수신할 수 있으므로 목표물(150)의 상대속도 정보를 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 레이더 장치는 에코신호(R1)의 도플러 주파수 변화에 기초하여 목표물(150)의 속도를 산출할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 레이더 장치는 목표물(150)까지의 거리를 미리 설정된 시간 간격으로 측정함으로써 상기 시간 간격 당 상기 목표물(150)까지의 거리의 변화량에 기초하여 목표물(150)의 속도를 산출할 수 있는데, 이 방법은 거리 코드(12)를 활용하는 방법이다. 상기 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 레이더 장치는 반사되어 오는 에코신호(R1)와 현재의 송신신호(T1) 간의 거리 코드(12)의 상관성 비교를 통해 목표물(150)까지의 거리를 측정할 수 있는데, 이러한 작업을 도 4에 도시된 바와 같이 일정한 시간 간격 또는 일정하지 않은 시간으로 수행하여 각 시점(t1, t2, t3,...)에서의 목표물(150)의 위치를 산출한다. 그리고, 각각의 시간스텝에서 목표물(150)까지의 거리(범위)를 얻을 수 있고, 이 측정된 거리로부터 거리의 시간에 대한 변화량을 구함으로써 목표물(150)의 속도를 구할 수 있다. 다시 말해, 연속적으로 송신된 거리코드(12)를 수신하여 복조함으로써 목표물(150)의 위치뿐만 아니라 목표물(150)의 속도도 측정할 수 있다.
도 5는 각 차량에 장착된 복수의 레이더 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 본 실시예의 레이더 장치가 차량(51~53)에 장착되어 있다. 차량(51)은 본 발명의 디지털 변조방식에 의해 변조된 송신신호(T11)를 송신하고 있다. 상기 송신신호(T11)는 다수의 패킷의 형태로 구성이 되며 차량마다 고유의 식별코드로 복조될 수 있다. 또한 송신신호(T11)의 패킷들의 일부 혹은 전부는 데이터 통신을 위해 공통으로 할당된 코드로 복조될 수 있으며 이 코드정보는 모든 차량이 알고 있다. 실시예의 이해를 돕기 위해 차량(51)에서 송신된 신호에 의한 에코신호(R11) 및 차량(52)에서 송신된 신호(T12)에 의한 에코신호(R12)가 동시에 수신되는 상황을 가정하자. 본 실시예에서는 차량 간 식별코드를 이용하여 변조된 신호를 송신하였으므로, 자신의 송신신호에 의한 에코신호를 구별하여 복조할 수 있다. 따라서, 상기 에코신호(R11, R12)를 송신신호(T11)를 이용하여 복조하면 본 발명에서 설명한 바와 같이 차량(53)까지의 거리 및 차량(53)의 속도 정보를 얻을 수 있다. 또한, 송신신호(T11)의 반송파 신호의 도플러 주파수 변화량을 측정하면 차량(53)의 속도정보를 얻을 수 있다. 또한 차량(51)의 송신신호(T11) 중 데이터 통신을 위한 패킷 혹은 패킷의 일부가 있으므로 이 정보를 미리 알려진 코드를 이용하여 복조하면 두 차량(51과 52) 간의 통신을 구현할 수 있다. 이 데이터 코드는 차량이 주변차량의 정보를 인식하여 자율주행할 수 있는 수단을 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 레이더 장치에서 생성하여 송신하는 송신 신호(T1)는 각각의 레이더 장치를 식별하기 위한 고유의 식별코드를 포함할 수 있으며, 각 레이더 장치는 상기 식별코드에 의하여 자신의 에코신호를 식별할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따르면 복수의 레이더 장치가 존재하는 경우에도 각 레이더 장치는 복수의 송신신호 간의 간섭에 의한 영향을 적게 받을 수 있어 목표물(150)의 위치 및 속도를 정확하게 측정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 레이더 장치는 목표물까지의 거리 및 목표물의 속도를 정확하게 측정하되, 디지털 변조 및 복조 기술을 이용하여 아날로그 방식에 비하여 신뢰성이 높고 집적회로 기술로 구현이 용이하며 신호 간섭의 영향을 비교적 적게 받는 특징이 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본발명의기본 개념을 이용한 당업자의 여러변형 및 개량형태 또한 본발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 레이더 장치에 있어서,
    디지털 코드를 이용하여 디지털 변조된 송신신호를 송신하고, 상기 송신된 송신신호가 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호를 수신 및 복조함으로써, 상기 목표물까지의 거리 및 상기 목표물의 속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털 변조된 송신신호는 적어도 하나 이상의 세그먼트를 포함하는 복수의 패킷을 포함하여 구성되고, 상기 복수의 패킷은 순차적으로 송신되는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 디지털 변조된 송신신호에 포함된 각각의 패킷은 신호의 동기를 위한 프리앰블 및 상기 거리의 측정을 위한 거리 코드 중 적어도 하나 이상을 포함하고,
    상기 각각의 패킷에 포함된 거리 코드 간에는 연관성(correlation)이 존재하는 것을 특징으로 하는, 레이더 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연관성은 상기 각 패킷에 포함된 거리 코드 간의 코드 이격의 정도를 나타내는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    제 1 시점에 송신된 송신신호가 상기 목표물에 의해 반사되어 돌아온 에코신호에 포함된 거리 코드와 현재 시점의 송신신호에 포함된 거리 코드 간의 상기 연관성에 기초하여 상기 제 1 시점과 현재 시점 간의 소요시간을 산출하고, 상기 산출된 소요시간에 기초하여 상기 목표물까지의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 각각의 패킷은 서로 다른 레이더 장치 간 데이터 통신을 위한 데이터 세그먼트를 추가적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 목표물의 속도는,
    상기 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호의 도플러 주파수 변화에 기초하여 산출하거나,
    상기 목표물까지의 거리를 미리 설정된 시간 간격으로 측정함으로써 상기 시간 간격 당 상기 목표물까지의 거리의 변화량에 기초하여 산출하는
    것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 송신 신호는 각각의 레이더 장치를 식별하기 위한 고유의 식별코드를 포함하고, 각 레이더 장치는 상기 식별코드에 의하여 자신의 에코신호를 식별하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 레이더 장치는,
    디지털 신호처리부에 의해 생성된 디지털 변조신호를 아날로그 변환하고 반송파(carrier) 주파수로 변환하여 생성한 상기 송신신호를 송신안테나를 통해 송신하는 송신부;
    상기 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호를 수신하여 디지털 변환하는 수신부; 및
    디지털 코드를 이용하여 상기 디지털 변조신호를 생성하고, 상기 디지털 변환된 에코신호를 복조하여 디지털 신호처리하는 디지털 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 디지털 변조신호를 기저대역의 아날로그신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터;
    반송파 신호를 생성하는 발진기;
    상기 반송파 신호를 이용하여 상기 기저대역의 아날로그 신호를 중심주파수가 반송파 주파수인 아날로그 신호로 변환하는 송신 믹서; 및
    상기 송신 믹서의 출력신호를 전력증폭하여 상기 송신 신호를 생성하는 전력증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 수신부는,
    수신 안테나를 통해 수신되는 에코신호를 증폭하는 저잡음 증폭기;
    상기 저잡음 증폭기의 출력신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하는 믹서; 및
    상기 믹서의 출력신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 디지털 변조된 송신신호는 적어도 하나 이상의 세그먼트를 포함하는 복수의 패킷을 포함하여 구성되고, 상기 복수의 패킷은 순차적으로 송신되는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 디지털 변조된 송신신호에 포함된 각각의 패킷은 신호의 동기를 위한 프리앰블 및 상기 거리의 측정을 위한 거리 코드 중 적어도 하나 이상을 포함하고,
    상기 각각의 패킷에 포함된 거리 코드 간에는 연관성(correlation)이 존재하며, 상기 연관성은 상기 각 패킷에 포함된 거리 코드 간의 코드 이격의 정도를 나타내는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    제 1 시점에 송신된 송신신호가 상기 목표물에 의해 반사되어 돌아온 에코신호에 포함된 거리 코드와 현재 시점의 송신신호에 포함된 거리 코드 간의 상기 연관성에 기초하여 상기 제 1 시점과 현재 시점 간의 소요시간을 산출하고, 상기 산출된 소요시간에 기초하여 상기 목표물까지의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 목표물의 속도는,
    상기 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호의 도플러 주파수 변화에 기초하여 산출하거나,
    상기 목표물까지의 거리를 미리 설정된 시간 간격으로 측정함으로써 상기 시간 간격 당 상기 목표물까지의 거리의 변화량에 기초하여 산출하는
    것을 특징으로 하는 레이더 장치.
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