KR20140076972A - 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법 및 이 방법을 수행하는 장치 - Google Patents

차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법 및 이 방법을 수행하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 레이더에서의 타깃 에코 신호에 혼합되어 수신되는 임펄스성 간섭 신호를 실시간으로 정확하고 신뢰성 있게 검출하여 제거할 수 있는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법 및 이 방법을 수행하는 장치에 관한 것으로, 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은, 레이더 신호 수신부에서 임펄스성 간섭신호가 섞인 타깃 에코 신호를 수신하는 단계와, 타깃 에코 신호의 샘플링 신호에 대한 미분 신호에 기초하여 간섭신호가 존재하는 영역과 간섭신호가 존재하지 않는 영역을 구분하는 간섭신호영역 검출 단계와, 간섭신호가 존재하는 간섭신호 영역이 검출되면, 간섭신호 영역에서의 간섭신호를 제거하고 원신호를 복원하는 단계를 포함한다.

Description

차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법 및 이 방법을 수행하는 장치{IMPULSIVE RADAR INTERFERENCE REMOVAL METHOD AND APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 레이더에서의 타깃 에코 신호에 혼합되어 수신되는 간섭신호를 실시간 정확하고 신뢰성 있게 검출하여 제거할 수 있는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법 및 이 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.
최근 레이더를 장착한 차량이 증가하면서 차량의 레이더에서는 무수히 많은 간섭신호가 타깃 에코 신호(Target Echo Signal)와 혼합되어 수신된다. 현재, 차량의 레이더 장치에서 사용하고 있는 주파수 대역은, 우리나라의 경우, 76㎓ ~ 77㎓의 1㎓ 대역폭으로, 차량 등의 충돌방지용으로 이용되고 있다.
간섭신호가 혼합된 타깃 에코 신호는 차량 레이더 성능을 저하하게 하고, 심한 경우, 타깃 정보의 변형과 레이더 장치에서 타깃을 놓치는 현상을 초래한다. 아무리 좋은 알고리즘으로 타깃 정보를 추출하더라도 간섭신호가 심하게 발생하는 환경(차량 등)에서는 레이더 장치가 제 성능을 발휘하기가 어렵다.
레이더 장치에서 간섭신호 제거 로직은, 타깃 정보를 추출하기 전에 수행되어야 하므로, 타깃 정보를 훼손하지 않고 간섭신호를 제거하는 것이 중요하다.
하지만, 차량의 레이더 장치에 이용되는 기존의 대부분의 간섭신호 제거 기술은 하드웨어적으로 접근한 것이기 때문에 추가 부품에 의한 비용이 발생하는 단점이 있다. 특히, 기존의 하드웨어적으로 접근한 간섭신호 제거 기술은 타깃 에코 신호에서 간섭신호를 경감시킬 수는 있으나 실질적으로 완전한 제거가 어려운 한계가 있다.
또한, 일부 소프트웨어적으로 접근한 기존의 간섭신호 제거 기술이 있긴 하지만, 이러한 소프트웨어적인 간섭신호 제거 기술은 실제 제품(차량의 레이더 장치 등)에 적용할 수 있을 만큼의 실시간 처리 여부 및 성능이 보장되지 않는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2000-0049137호(2000.07.25) 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0018975호(2009.02.24)
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 차량용 레이더에서의 타깃 에코 신호에 혼합되어 수신되는 간섭신호를 실시간 정확하고 신뢰성 있게 검출하여 제거할 수 있는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법 및 이 방법을 수행하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은, 레이더 신호 수신부에서 간섭신호가 섞인 타깃 에코 신호를 수신하는 단계; 타깃 에코 신호의 샘플링 신호에 대한 미분 신호에 기초하여 간섭신호가 존재하는 영역과 간섭신호가 존재하지 않는 영역을 구분하는 간섭신호영역 검출 단계; 및 간섭신호가 존재하는 간섭신호 영역이 검출되면, 간섭신호 영역에서의 간섭신호를 제거하고 원신호를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 간섭신호영역 검출 단계는, 샘플링 신호를 미분하여 미분 신호를 생성하는 단계; 미분 신호를 복수 등분하여 복수의 블록을 생성하는 단계; 복수의 블록 각각의 평균값을 산출하는 단계; 복수의 블록 평균값들 중 가장 작은 값을 기준 값으로 선정하는 단계; 타깃 에코 신호의 미리 설정된 시간 동안의 첫 번째 샘플링 신호에서부터 복수의 샘플링 신호들의 평균을 구하는 단계; 복수의 샘플링 신호들의 평균과, 기준 값에 기초한 임계값을 비교하는 단계; 및 복수의 샘플링 신호들 중 제1 샘플링 신호들의 평균이 임계값보다 크면, 제1 샘플링 신호들의 영역을 간섭신호 영역으로 검출하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제1 샘플링 신호들의 영역을 간섭신호 영역으로 검출하는 단계는, 제1 샘플링 신호들의 영역에 대하여 미리 정해진 제1 출력값을 할당하고, 복수의 샘플링 신호들 중 제2 샘플링 신호들의 평균이 임계값 이하인 제2의 샘플링 신호들의 영역에 대하여 제1 출력값과 다른 제2 출력값을 할당하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 제1 출력값은 1이고, 제2 출력값은 0인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 장치는, 레이더 신호 수신부에서 임펄스성 간섭신호가 섞인 타깃 에코 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부; 타깃 에코 신호를 변환하여 샘플링 신호를 출력하는 ADC(Analog Digital Convertor); 샘플링 신호를 미분한 미분 신호에 기초하여 간섭신호가 존재하는 영역과 간섭신호가 존재하지 않는 영역을 구분하는 간섭신호영역 검출부; 및 간섭신호가 존재하는 간섭신호 영역이 검출되면, 간섭신호 영역에서의 간섭신호를 제거하고 원신호를 복원하는 신호 복원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 간섭신호영역 검출부는, ADC로부터 수신된 샘플링 신호를 미분하여 미분 신호를 생성하는 샘플링 신호 미분부; 샘플링 신호 미분부로부터의 미분 신호를 복수 등분하여 복수의 블록을 생성하는 샘플링 블록 생성부; 샘플링 블록 생성부로부터의 복수의 블록 각각의 평균값을 산출하는 블록 평균값 산출부; 블록 평균값 산출부로부터의 복수의 블록 평균값들 중 가장 작은 값을 기준 값으로 선정하는 블록 기준 값 산출부; 타깃 에코 신호의 미리 설정된 시간 동안의 첫 번째 샘플링 신호에서부터 복수의 샘플링 신호들에 대하여 블록 평균값에 기초한 평균을 구하는 복수 샘플 평균값 산출부; 복수의 샘플링 신호들의 평균과 기준 값에 기초하여 기설정한 임계값을 비교하고, 복수의 샘플링 신호들 중 제1 샘플링 신호들의 평균이 임계값보다 크면, 제1 샘플링 신호들의 영역을 간섭신호 영역으로 검출하는 비교부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 비교부는, 제1 샘플링 신호들의 영역을 간섭신호 영역으로 검출할 때, 제1 샘플링 신호들의 영역에 대하여 미리 정해진 제1 출력값을 할당하고, 복수의 샘플링 신호들 중 제2 샘플링 신호들의 평균이 임계값 이하인 제2의 샘플링 신호들의 영역에 대하여 제1 출력값과 다른 제2 출력값을 할당하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 제1 출력값은 1이고, 제2 출력값은 0일 수 있다.
일 실시예에서, 신호 복원부는 평균 필터(Mean Filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법을 이용하는 차량용 레이더 장치는, 안테나를 통해 레이더 신호를 송출하는 레이더 송신 장치; 및 레이더 송신 장치와 결합하고, 전술한 실시예들 중 어느 하나의 임펄스성 간섭 신호 제거 장치를 구비하는 레이더 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 차량용 레이더에서의 타깃 에코 신호에 혼합되어 수신되는 임펄스성 간섭 신호를 실시간 정확하고 신뢰성 있게 검출하여 제거할 수 있는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법 및 이 방법을 수행하는 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법의 개략적인 순서도.
도 2는 레이더 장치의 주파수 도메인에서의 간섭신호 발생, 간섭신호 미발생 및 간섭신호 제거의 경우에 대한 그래프.
도 3은 도 1의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법에 이용되는 간섭신호 검출 방법에 대한 순서도.
도 4 내지 도 6은 도 1 및 도 2의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법에서의 간섭신호 검출 방법 과정 및 간섭신호 검출 방법에 의해 간섭신호 영역이 검출된 신호를 나타내는 그래프들.
도 7은 도 4의 간섭신호가 포함된 타깃 에코 신호에 복원 알고리즘을 적용하여 얻은 타깃 에코 신호에 대한 그래프.
도 8은 간섭신호가 포함되지 않은 타깃 에코 신호에 대한 그래프.
도 9는 도 1의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법을 수행하는 장치를 설명하기 위한 도면.
도 10은 레이더 장치에 채용할 수 있는 임펄스성 간섭 신호 제거 장치의 블록도.
도 11은 도 10의 간섭신호 제거 장치의 간섭신호영역 검출부에 채용할 수 있는 구조에 대한 블록도.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되므로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면 복수의 형태를 포함할 수 있다.
실시예
도 1은 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법의 개략적인 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은, 간섭신호 제거 장치에서 우선 타깃 에코 신호를 수신한다(S10).
다음, 수신한 타깃 에코 신호의 샘플링 신호를 미분한 미분 신호에 기초하여 간섭 검출 알고리즘을 수행한다(S20a). 간섭 검출 알고리즘은, 아래에서 상세히 설명하겠지만, 신호 미분을 활용하여 간섭신호 발생 영역과 발생하지 않는 영역을 구분하기 위한 것이다.
다음, 간섭 검출 알고리즘 수행 결과, 간섭이 검출되면(S20b), 복원 알고리즘을 적용하여 타깃 에코 신호에서 간섭신호를 제거한다(S30). 복원 알고리즘은 간섭 검출 알고리즘의 수행에 의해 획득한 간섭신호 영역에 대해 복원 알고리즘을 적용하여 원신호를 복원하기 위한 것이다.
한편, 간섭 검출 알고리즘 수행 결과, 간섭이 검출되지 않으면(S20b), 현재의 간섭 신호 제거 프로세스를 종료한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 레이더 장치의 하드웨어 구성을 통해 소프트웨어적으로 간섭신호를 제거하도록 구현될 수 있다.
즉, 차량용 레이더에서 타깃 에코 신호에 혼합되는 간섭신호의 대부분은 임펄스성 잡음(Impulsive Noise) 형태로 나타난다. 따라서, 본 발명에 따른 레이더 장치에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법에서는, 에코 신호 수신, 소프트웨어적인 신호 처리, 간섭신호영역 검출 및 신호 복원의 과정을 통해 실시간으로 정확하고 신뢰성 있게 타깃 에코 신호에서의 간섭 신호를 제거한다.
본 발명에 의하면, 레이더 타깃 정보를 훼손하지 않으면서 효과적으로 임펄스성 잡음 형태의 간섭신호를 제거할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은 실시간 처리가 가능하므로 실제 제품에도 용이하게 적용할 수 있다.
도 2는 레이더 장치의 주파수 도메인에서의 간섭신호 발생, 간섭신호 미발생 및 간섭신호 제거의 경우에 대한 그래프이다.
본 실시예에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은 처프 레이더에 적용된다. 간섭신호가 발생하지 않은 처프 신호(Chirp Signal without Interference, S1)와 복원된 신호(Recovered Signal, S3)를 비교한 결과를 도 2에 나타내었다. 복원된 신호(S3)는 간섭신호가 발생한 처프 신호(S2)를 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법을 통해 간섭신호를 제거하여 얻은 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은, 간섭신호를 가진 타깃 에코 신호를 원신호에 근접한 신호로 복원할 수 있고, 감소된 SNR(Signal Noise Ratio)을 복구할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은, 간섭신호가 혼합되어 있는 타깃 에코 신호라도 신호 미분을 통해 간섭신호 성분이 섞여있는 있는 부분을 완벽하게 검출함으로써, 복원 알고리즘을 통해 간섭신호를 효율적으로 제거하고 해당 부분에 존재하는 원신호 성분을 복원할 수 있다. 즉, 아무리 좋은 복원 알고리즘이라도 간섭신호가 존재하는 영역을 완벽하게 찾지 못하면 그 성능에 제한이 있다. 하지만, 본 발명에 따른 간섭 신호 제거 방법은 간섭신호가 발생한 영역을 실시간으로 정확하게 검출함으로써 적용 가능한 모든 복원 알고리즘을 활용하여 원신호를 간단히 복원할 수 있다.
본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은, 처프 레이더(Chirp Radar) 외에 임펄스성 잡음(Impulsive noise) 형태의 간섭신호가 혼합된 타깃 에코 신호를 수신하는 펄스 레이더(Pulse Radar), FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더 등에 적용할 수 있다.
참고로, 펄스 레이더는 송신 안테나에서 마이크로 초(100만분의 1초) 동안 짧고 강한 마이크로파를 방사하면 그것이 어떤 물체(타깃)에 부딪쳐서 반사되고, 반사된 마이크로파 에너지의 일부분이 수신 안테나에 포착되는 데, 이렇게 타깃에 반사되어 돌아오는 마이크로파의 왕복 시간(Round Trip Time)을 측정하여 타깃과의 거리를 측정한다.
FMCW 레이더는 직선 톱니파 또는 삼각파의 주파수로 변조된 마이크로파를 동일한 진폭으로 안테나를 통해 방사하고, 반사파를 수신하며, 변조 주파수의 상승 시간과 하강 시간은 변조 과정이 끝나기 전에 반사파가 수신기까지 돌아올 수 있을 만큼 길게 설정된다. 마이크로파의 발신 후 시간이 경과하면, 돌아오는 반사파는 그 동안 주파수가 달라진 발신파와 혼합되고, FMCW 레이더는 혼합된 신호에서 중간파(IF, Intermediate Frequency)를 제거함으로써 타깃과의 거리를 측정한다. 여기서, 타깃과의 거리는 타깃이 움직이지 않았다고 가정할 때 혼합된 신호의 주파수 경과 시간에 비례한다.
처프 레이더는 펄스 레이더와는 발진 형태와 감지 방법에 차이가 있으며, 발진 맥파는 펄스 레이더보다 전달시간이 길고 변조주파수를 사용한다. 처프 레이더에서 수신되는 반사파는 수신장치 안에서 정리 과정에 의해 저주파 신호가 고주파 신호보다 늦게 도착하는 특성이 있다.
도 3은 도 1의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법에 이용되는 간섭신호 검출 과정에 대한 순서도이다. 도 4 내지 도 6은 도 1 및 도 2의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법에서의 간섭신호 검출 방법 과정 및 간섭신호 검출 방법에 의해 간섭신호 영역이 검출된 신호를 나타내는 그래프들이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 간섭 검출 알고리즘에서의 간섭신호 검출 방법은, 우선 레이더 장치에 수신되는 타깃 에코 신호로부터 얻은 샘플링 신호를 시간 영역에서 미분하여 미분 신호를 생성한다(S21). 여기서, 타깃 에코 신호는 도 4에 도시한 그래프의 에코 신호(Echo Signal)에 대응하고, 미분 신호 d(n)는 도 5에 도시한 그래프의 시그널에 대응할 수 있다.
미분 신호 d(n)를 식으로 나타내면, 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
수학식 1에 나타낸 바와 같이, 미분 신호 d(n)는 두 타깃 에코 신호 s(n) 및 s(n-1)의 차의 절대값으로 표현될 수 있다.
다음, 미분 신호 d(n)의 전체 샘플을 y등분하여 복수의 블록을 생성한다(S22). 그리고, y등분된 각 블록의 평균값을 산출한다(S23).
다음, y개의 블록 평균값들 중 가장 작은 값을 기준 값(R)으로 선정한다(S24). 본 단계(S24)에서, 복수의 블록 평균값들 중 가장 작은 값을 기준 값으로 선정한 이유는 타깃 에코 시그널 중에서 간섭신호가 없는 확률이 가장 높은 영역이기 때문이다. 즉, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭신호 제거 방법에서는 간섭신호가 끼지 않은 영역을 기준 값(Reference)로 설정함으로써 타깃 에코 신호에서 간섭신호가 낀 부분만을 효과적으로 검출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭신호 제거 방법은, 복수의 블록 평균값들 중 가장 작은 값을 기준 값(R)으로 선정하는 것이 바람직하지만, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 복수의 블록 평균값들의 산술평균보다 작은 값을 기준 값(R)으로 선정하거나 가장 작은 값으로부터 일정 순위 내의 작은 값을 기준 값(R)으로 선정하도록 구현될 수 있다. 그러한 경우에도, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭신호 제거 방법은, 50%를 초과하는 확률을 가지고 타깃 에코 신호에서 간섭신호가 끼어 있지 않은 영역을 찾아 기준 값을 설정하고, 이러한 타깃 에코 신호에서의 기준 값을 활용하여 타깃 에코 신호에서의 간섭 신호를 효과적으로 검출할 수 있다.
다음, d(n)의 첫 샘플부터 b개씩 평균을 구한다(S25). 여기서, y는 샘플을 등분한 블록의 개수이고, b는 샘플의 개수이다.
다음, b개씩의 평균이 R의 t배를 초과하면, 간섭신호가 검출된 시간 영역에 대한 신호를 출력한다(S26 및 S27). 여기서, t배는 실험에 의해 최적화될 수 있는 상수이다. 본 단계(S26 및 S27)에서, 간섭신호가 검출되지 않은 시간 영역에 대한 신호 출력은 별도로 할당된 출력 값을 가지지 않을 수 있다. 한편, 상기의 단계(S26)에서, b개씩의 평균이 R의 t배 이하이면, 현재의 간섭 검출 알고리즘 수행을 종료한다.
상기의 단계들(S26 및 S27)에서 간섭신호 영역이 검출되면, 도 6에 도시한 바와 같이, 간섭신호 영역이 검출된 시간 영역에 대하여 소정 레벨의 출력 값("1")을 할당하고, 나머지 영역에 대하여는 출력 값("0")을 할당하거나 유지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 샘플링 신호를 미분한 미분 신호를 복수의 블록으로 나누고 각 블록의 평균값을 구한 후 복수의 블록 평균값들을 이용하여 간섭신호가 끼어있지 않은 영역의 평균값을 기준 값으로 선정한 후, 이러한 기준 값을 활용하여 간섭신호 영역을 효과적으로 검출할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은, 타깃 에코 신호에서 간섭신호 부분을 실시간 정확하고 신뢰성 있게 검출한다. 또한, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은, 효과적으로 검출된 간섭신호 부분에 대하여 적용 가능한 기존의 복원 알고리즘(평균 필터 등)을 활용하여 필터링함으로써 간단히 간섭신호를 제거하고 원신호를 복원할 수 있다.
도 7은 도 4의 간섭신호가 포함된 타깃 에코 신호에 복원 알고리즘을 적용하여 얻은 타깃 에코 신호에 대한 그래프이다. 도 8은 간섭신호가 포함되지 않은 타깃 에코 신호에 대한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 장치는, 도 4의 간섭신호가 포함된 타깃 에코 신호 s(n)에서 간섭신호 부분을 간단히 검출한 후 복원 알고리즘을 적용하여 본래의 타깃 에코 신호로 복원할 수 있다.
타깃 에코 신호 s(n)를 수신한 레이더 장치에서는 도 3 내지 도 6에서 설명한 간섭 검출 알고리즘을 통해 시간 영역에서 간섭신호가 껴있는 부분을 검출한 후 복원 알고리즘을 통해 간섭신호가 껴있는 부분을 복원한다.
타깃 에코 신호 s(n)의 신호 복원 과정을 식으로 나타내면, 다음의 수학식 2와 같다.
Figure pat00002
수학식 2로 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은 타깃 에코 신호에서의 간섭신호 부분을 실시간 정확하게 검출할 수 있으므로, 구현이 용이한 평균 필터(Mean Filter) 등을 이용해서 간단히 신호 복원을 수행할 수 있는 이점이 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법에 의해 얻은 결과인 복원된 타깃 에코 신호 r(n)와 간섭신호가 없는 타깃 에코 신호 q(n)를 비교한 것으로, 두 타깃 에코 신호를 보면, 복원된 타깃 에코 신호 r(n)에서 간섭신호 부분이 실시간 신뢰성 있게 검출 및 제거되었음을 알 수 있다. 참고로, 도 7의 복원된 타깃 에코 신호 r(n)은 무시할 수 있는 정도의 노이즈가 남겨져 있는 것으로 도시되어 있다.
샘플링된 타깃 에코 신호 s(n)에서 간섭신호가 검출되지 않은 경우, 복원된 타깃 에코 신호 r(n)은 간섭신호가 포함되지 않은 타깃 에코 신호 q(n)과 실질적으로 동일하다.
간섭신호가 검출되지 않은 경우의 복원된 타깃 에코 신호 r(n)를 식으로 나타내면. 다음의 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법은, 간섭신호가 발생한 곳을 i(n)으로 판단하고, b개의 샘플 평균을 취하여 앞서 선정한 기준 값의 일정 배수 이상인지를 판단함으로써 실시간 신뢰성 있게 간섭신호 영역을 검출하고, 검출된 간섭신호를 구현이 용이한 평균 필터 등을 이용하여 간단히 제거하여 원신호를 복원할 수 있다.
여기서, 복수의 샘플(미분 신호)의 평균은 LPF(Low Pass Filter)의 효과가 있기 때문에 고주파(High Frequency) 성분이 많은 간섭신호의 제거에 매우 용이하다.
도 9는 도 1의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법을 수행하는 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 레이더 장치에 채용할 수 있는 임펄스성 간섭 신호 제거 장치의 블록도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법을 수행하는 장치는 간섭신호 제거 장치(10)로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법을 수행하는 장치는 간섭신호 제거 장치(10)를 구비하는 레이더 수신 장치(50)로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 임펄스성 간섭 신호 제거 방법을 수행하는 장치는 간섭신호 제거 장치(10)를 구비하는 레이더 장치(100)로 구현될 수 있다. 여기서, 레이더 장치(100)는 레이더 수신 장치(50)를 구비할 수 있다.
도 10을 참조하여 전술한 간섭신호 제거 장치(10)의 실시예를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 간섭신호 제거 장치(10)는 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호를 제거하는 장치로서, 레이더 신호 수신부(11), ADC(Analog Digital Convertor, 12), 간섭신호영역 검출부(13) 및 신호 복원부(14)를 구비한다.
레이더 신호 수신부(11)는 안테나에서 수신된 레이더 에코 신호와 송신 신호를 혼합한다. 레이더 신호 수신부(11)는 안테나로부터 수신 신호를 받고, 오실레이터로부터 송신 신호를 받으며, 수신 신호와 송신 신호의 혼합 신호를 출력하는 믹서(Mixer)로 구현될 수 있다.
레이더 신호 수신부(11)의 출력단에는 레이더 신호 수신부(11)에서 나오는 고주파 혼합 신호에서 통과대역(Bandpass)과 이득(Gain)을 변경함으로써 고주파 혼합 신호를 중간주파수 신호로 변환하는 중간파 증폭기와, 중간주파수 신호를 저주파 펄스 신호로 변환하는 검파기(Detector), 및 검파기로부터 저주파 펄스 신호를 받고 증폭하여 신호처리장치(마이크로프로세서 등)에서 처리 가능한 기저대역 신호(Baseband Signal)를 출력하는 기저대역 증폭기가 구비될 수 있다.
ADC(12)는 레이더 신호 수신부(11) 측으로부터 받은 신호(기저대역 신호 등)를 소정의 시간 간격으로 샘플링하고, 샘플링하여 얻은 샘플링 신호를 출력한다.
전술한 레이더 에코 신호(또는 타깃 에코 신호)는 통상 안테나에서 수신되는 레이더 신호를 지칭하지만, 본 명세서에서는 샘플링 신호로 변환되기 전의 모든 레이더 수신 신호를 지칭하는 것으로 한다. 따라서, 전술한 고주파 혼합 신호 또는 중간주파수 신호는 타깃 에코 신호에 대응될 수 있다.
간섭신호영역 검출부(13)는 샘플링 신호를 미분한 미분 신호(샘플)에 기초하여 간섭신호 영역을 검출한 후 검출된 정보(간섭신호영역 정보 등)를 출력한다. 간섭신호영역 검출부(13)는 도 3 내지 도 6을 참조하여 앞서 설명한 간섭 검출 알고리즘 또는 간섭신호영역 검출 방법을 수행하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부로 구현될 수 있다.
신호 복원부(14)는 간섭신호영역 검출부(13)로부터의 간섭신호정보를 활용하여 원신호(기저대역 신호 등)를 복원한다. 즉, 본 실시예에 따른 신호 복원부(14)는 임펄스성 잡음 형태의 간섭신호가 위치하는 시간 영역을 알고 있을 때 해당 시간 영역에서의 간섭신호를 제거하고 원신호로 복원하도록 동작한다.
이러한 신호 복원부(14)는 이미 알려진 신호 재구성(Signal Reconstruction)을 위한 많은 복원 알고리즘 중 적어도 어느 하나를 활용하여 구현할 수 있다. 복원 알고리즘으로는 평균 필터(Mean Filter), 휘태커-섀넌 보간 공식(Whittaker-Shannon Interpolation Formula)을 이용한 필터 등이 이용될 수 있다.
도 11은 도 10의 간섭신호 제거 장치의 간섭신호영역 검출부에 채용할 수 있는 구조에 대한 블록도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 간섭신호영역 검출부(13)는, 샘플링 신호 미분부(131), 샘플 블록 생성부(132), 블록 평균값 산출부(133), 블록 기준 값 선정부(134), 복수 샘플 평균값 산출부(135) 및 비교부(136)를 구비한다. 이러한 간섭신호영역 검출부(13)는 간섭신호 영역 검출 알고리즘을 수행하는 프로그램이 저장된 메모리와 이 메모리에 연결되어 프로그램을 수행하는 프로세서를 구비하는 제어장치(미도시)의 적어도 일부 기능부 또는 구성부로 구현될 수 있다.
간섭신호영역 검출부(13)의 각 구성요소를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
샘플링 신호 미분부(131)는 안테나로부터 수신되는 타깃 에코 신호의 샘플링 신호를 시간 영역에서 미분하여 미분 신호를 생성하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부로 구현된다. 예를 들어, 샘플링 신호 미분부(131)는 도 4에 도시한 에코 신호(타깃 에코 신호) 또는 에코 신호의 샘플링 신호로부터 도 5에 도시한 미분 신호 d(n)를 생성한다.
샘플 블록 생성부(132)는 미리 정해진 시간 구간의 미분 신호(샘플)를 y등분하여 복수의 블록을 생성하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부를 지칭한다.
블록 평균값 산출부(133)는 샘플 블록 생성부(132)에 의해 나누어진 복수의 블록들 각각에 대하여 블록 평균값을 산출하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부를 지칭한다.
블록 기준 값 선정부(134)는 y개의 블록 평균값 중 가장 작은 값을 해당 샘플의 기준 값(R)으로 선정하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부를 지칭한다.
복수 샘플 평균값 산출부(135)는 타깃 에코 신호의 첫 샘플에서부터 b개씩 평균을 구하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부를 지칭한다.
비교부(136)는 b개씩의 평균이 기준 값(R)의 t배를 초과하면, 간섭신호 영역을 검출한 것으로 판단하고 그에 대응하는 출력값(예컨대, "1")을 출력하고, b개씩의 평균이 기준 값(R)의 t배 이하이면, 간섭신호 영역을 검출하지 않은 것으로 판단하고 그에 대응하는 출력값(예컨대, "0")을 출력하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부를 지칭한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경, 치환, 수정이 가능할 것이며, 이러한 변경, 치환, 수정 등은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 레이더 신호 수신부에서 간섭신호가 섞인 타깃 에코 신호를 수신하는 단계;
    상기 타깃 에코 신호의 샘플링 신호에 대한 미분 신호에 기초하여 상기 간섭신호가 존재하는 영역과 상기 간섭신호가 존재하지 않는 영역을 구분하는 간섭신호영역 검출 단계; 및
    상기 간섭신호가 존재하는 간섭신호 영역이 검출되면, 상기 간섭신호 영역에서의 간섭신호를 제거하고 원신호를 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 간섭신호영역 검출 단계는,
    상기 샘플링 신호를 미분하여 미분 신호를 생성하는 단계;
    상기 미분 신호를 복수 등분하여 복수의 블록을 생성하는 단계;
    상기 복수의 블록 각각의 평균값을 산출하는 단계;
    상기 복수의 블록 평균값들 중 가장 작은 값을 기준 값으로 선정하는 단계;
    상기 타깃 에코 신호의 미리 설정된 시간 동안의 첫 번째 샘플링 신호에서부터 복수의 샘플링 신호들의 평균을 구하는 단계;
    상기 복수의 샘플링 신호들의 평균과 기설정된 임계값을 비교하는 단계; 및
    상기 복수의 샘플링 신호들 중 제1 샘플링 신호들의 평균이 상기 임계값보다 크면, 상기 제1 샘플링 신호들의 영역을 간섭신호 영역으로 검출하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 샘플링 신호들의 영역을 상기 간섭신호 영역으로 검출하는 단계는, 상기 제1 샘플링 신호들의 영역에 대하여 미리 정해진 제1 출력값을 할당하고, 상기 복수의 샘플링 신호들 중 제2 샘플링 신호들의 평균이 상기 임계값 이하인 상기 제2의 샘플링 신호들의 영역에 대하여 상기 제1 출력값과 다른 제2 출력값을 할당하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 출력값은 1이고, 상기 제2 출력값은 0인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 방법.
  5. 레이더 신호 수신부에서 간섭신호가 섞인 타깃 에코 신호를 수신하는 레이더 신호 수신부;
    상기 타깃 에코 신호를 변환하여 샘플링 신호를 출력하는 ADC(Analog Digital Convertor);
    상기 샘플링 신호를 미분한 미분 신호에 기초하여 상기 간섭신호가 존재하는 영역과 상기 간섭신호가 존재하지 않는 영역을 구분하는 간섭신호영역 검출부; 및
    상기 간섭신호가 존재하는 간섭신호 영역이 검출되면, 상기 간섭신호 영역에서의 간섭신호를 제거하고 원신호를 복원하는 신호 복원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 간섭신호영역 검출부는,
    상기 ADC로부터 수신된 상기 샘플링 신호를 미분하여 미분 신호를 생성하는 샘플링 신호 미분부;
    상기 샘플링 신호 미분부로부터의 상기 미분 신호를 복수 등분하여 복수의 블록을 생성하는 샘플링 블록 생성부;
    상기 샘플링 블록 생성부로부터의 상기 복수의 블록 각각의 평균값을 산출하는 블록 평균값 산출부;
    상기 블록 평균값 산출부로부터의 상기 복수의 블록 평균값들 중 가장 작은 값을 기준 값으로 선정하는 블록 기준 값 산출부;
    상기 타깃 에코 신호의 미리 설정된 시간 동안의 첫 번째 샘플링 신호에서부터 복수의 샘플링 신호들에 대하여 상기 블록 평균값에 기초한 평균을 구하는 복수 샘플 평균값 산출부;
    상기 복수의 샘플링 신호들의 평균과 상기 기준 값에 기초하여 기설정한 임계값을 비교하고, 상기 복수의 샘플링 신호들 중 제1 샘플링 신호들의 평균이 상기 임계값보다 크면, 상기 제1 샘플링 신호들의 영역을 간섭신호 영역으로 검출하는 비교부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 비교부는, 상기 제1 샘플링 신호들의 영역을 상기 간섭신호 영역으로 검출할 때, 상기 제1 샘플링 신호들의 영역에 대하여 미리 정해진 제1 출력값을 할당하고, 상기 복수의 샘플링 신호들 중 제2 샘플링 신호들의 평균이 상기 임계값 이하인 상기 제2의 샘플링 신호들의 영역에 대하여 상기 제1 출력값과 다른 제2 출력값을 할당하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 출력값은 1이고, 상기 제2 출력값은 0인 것을 특징으로 하는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 신호 복원부는 평균 필터(Mean Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더에서의 임펄스성 간섭 신호 제거 장치.
  10. 안테나를 통해 레이더 신호를 송출하는 레이더 송신 장치; 및
    상기 레이더 송신 장치와 결합하고, 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 임펄스성 간섭 신호 제거 장치를 구비한 레이더 수신 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 장치.
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