KR20140107799A - 영상 전환 감지 장치를 이용한 레이더 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

영상 전환 감지 장치를 이용한 레이더 장치 및 이의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 전환 감지 장치를 이용하여 타겟 검출 정확도를 높일 수 있는 레이더 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명의 레이더 장치는 수신부에서 수신한 신호의 클러터 값을 분석하는 클러터 분석부; 영상 장치에서 촬영된 영상에서 화면이 전환될 때까지의 화면 전환 시간을 산출하는 화면 전환 감지부; 전환 시간 동안 클러터 분석부에서 분석한 복수의 클러터 값을 근거로 대표값을 도출하는 대표값 도출부; 및 신호의 크기가 신호에 대한 클러터 값 및 대표값 보다 클 때, 신호를 타겟 신호로 결정하는 타겟 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상 전환 감지 장치를 이용한 레이더 장치 및 이의 동작 방법{RADAR APPARATUS USING IMAGE CHANGE DETECTOR, AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
본 발명은 레이더 장치 및 레이더 장치의 동작 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게 본 발명은 영상 전환 감지 장치를 이용하여 타겟 검출 정확도를 높일 수 있는 레이더 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
레이더를 이용한 감지 방법에서 타겟을 감지할 때, 클러터(clutter)라고 칭하는 잡음 및 반사파 크기가 중요한 요소이다. 즉, 타겟을 감지할 때, 클러터가 클 경우 타겟에서 반사되어 오는 신호가 크더라도, 클러터에 묻혀 타겟을 검출하기 어려운 경우가 발생한다. 예를 들어, 도로에서 특정 자동차를 타겟으로 설정하였을 때, 특정 자동차를 제외한 다른 사물, 예를 들어, 건물 또는 다른 자동차들 중 특정 자동차에서 반사되는 신호만을 검출하는 것은 쉽지 않다.
또한, 자동차 레이더의 경우 도로 환경이 시간에 따라 크게 변화된다. 예를 들어 도로에서 건물이 밀집해 있고, 차선의 개수가 적은 도로로 진입한 경우가 존재할 수 있다. 건물이 밀집하고 차선의 개수가 적은 도로는, 주위에 건물이 거의 없고 차선이 많은 고속도로와 확연히 다른 클러터 특성을 보일 것이다. 이러한 경우 레이더의 클러터 성분 수집 정보의 특성이 완전히 달라져야 한다.
따라서, 클러터 특성이 비슷하게 유지되는 기간을 알 수 있고, 오랜 기간 동안 클러터를 평가할 수 있다고 가정하면, 타겟을 검출할 수 있는 정확도가 올라가게 된다.
이에 관련하여, 발명의 명칭이 "고각 방향 탐지용 배열 안테나를 이용한 차량 레이더 장치 및 그 탐지 방법"인 한국등록특허 제1035304호가 존재한다.
본 발명은 타겟 검출의 정확도를 높이기 위한 레이더 장치 및 레이더 장치의 동작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 레이더 장치는 수신부에서 수신한 신호의 클러터 값을 분석하는 클러터 분석부; 영상 장치에서 촬영된 영상에서 화면이 전환될 때까지의 화면 전환 시간을 산출하는 화면 전환 감지부; 전환 시간 동안 클러터 분석부에서 분석한 복수의 클러터 값을 근거로 대표값을 도출하는 대표값 도출부; 및 신호의 크기가 신호에 대한 클러터 값 및 대표값 보다 클 때, 신호를 타겟 신호로 결정하는 타겟 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 화면 전환 감지부는, 히스토그램(histogram) 분석을 이용하여 화면의 전환 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 클러터 분석부는, OS-CFAR(Order Statistic-Constant False Alarm Rate) 및 CA-CFAR(Cell Averaging-Constant False Alarm Rate)을 포함하는 CFAR 검파 기법을 이용하여 클러터를 분석하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 레이더 장치의 동작 방법은 클러터 분석부에 의해, 수신부에서 수신한 신호의 클러터 값을 분석하는 단계; 화면 전환 감지부에 의해, 영상 장치에서 촬영된 영상에서 화면이 전환될 때까지의 화면 전환 시간을 산출하는 단계; 대표값 도출부에 의해, 전환 시간 동안 클러터 값을 분석하는 단계에서 분석한 복수의 클러터 값을 근거로 대표값을 도출하는 단계; 및 타겟 검출부에 의해, 신호의 크기가 신호에 대한 클러터 값 및 대표값 보다 클 때, 신호를 타겟 신호로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 화면 전환 시간을 산출하는 단계는, 히스토그램 분석을 이용하여 화면의 전환 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 클러터 값을 분석하는 단계는, OS-CFAR 및 CA-CFAR을 포함하는 CFAR 검파 기법을 이용하여 클러터를 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이더 장치에 따르면 영상 장치에서 촬영된 영상에서, 클러터 특성이 크게 변하지 않는 시간을 고려하여 타겟 검출의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 포함된 클러터 분석부가 동작되는 과정을 서술하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 동작 방법의 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도 1일 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 장치(100)에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)의 블록도이다. 도 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는 수신부(110), 클러터 분석부(120), 화면 전환 감지부(130), 대표값 도출부(140) 및 타겟 검출부(150)를 포함하여 구성된다. 이하에서 레이더 장치(100)에 포함된 구성에 대한 서술이 이루어진다.
클러터 분석부(120)는 수신부(110)에서 수신한 클러터 값을 분석하는 기능을 한다. 즉, 클러터 분석부(120)는 수신부(110)에서 수신한 신호에 인접한 신호들을 이용하여 클러터 값을 분석한다. 보다 상세하게, 클러터 분석부(120)는 수신부(110)에서 수신한 신호를 기준으로 기설정된 개수의 전후 신호들을 이용하여 클러터 값을 분석한다. 여기서 분석에 사용되는 알고리즘은 OS-CFAR(Order Statistic-Constant False Alarm Rate) 및 CA-CFAR(Cell Averaging-Constant False Alarm Rate)을 포함하는 CFAR 검파 기법을 이용한다. 여기서, 분석에 사용되는 알고리즘은 앞서 언급된 것으로 제한되지 않고, 클러터 분석을 용이하게 사용할 수 있는 기존의 또는 차후에 구현될 다른 알고리즘들로 대체될 수 있다.
화면 전환 감지부(130)는 영상 장치에서 촬영된 영상에서 화면이 전환될 때까지의 화면 전환 시간을 산출하는 기능을 한다. 즉, 화면 전환 감지부(130)는 클러터 특성이 변하지 않는 시간을 측정한다. 여기서, 화면 전환 여부를 판단할 때, 히스토그램(histogram) 분석을 이용한다. 여기서, 화면 전환 여부를 판단할 때 사용되는 알고리즘은 앞서 언급된 것으로 제한되지 않고, 화면 전환 여부를 용이하게 판단할 수 있는 기존의 또는 차후에 구현될 다른 분석 방법으로 대체될 수 있다.
대표값 도출부(140)는 화면 전환 감지부(130)에서 산출한 전환 시간 동안, 클러터 분석부(120)에서 분석한 복수의 클러터 값을 근거로 대표값을 도출하는 기능을 한다. 즉, 대표값 도출부(140)는 전환 시간 동안, 클러터 분석부(120)에서 분석한 클러터 값을 지속적으로 수집한다. 이렇게 수집된 복수의 클러터 값을 이용하여 대표값을 도출한다. 여기서, 대표값 도출부(140)는 대표값을 도출할 때, 평균값 또는 중간값을 포함하는 다양한 알고리즘을 이용할 수 있다.
타겟 검출부(150)는 신호의 크기가 신호에 대한 클러터 값 및 대표값 보다 클 때, 신호를 타겟 신호로 결정하는 기능을 한다. 즉, 타겟 검출부(150)는 클러터 분석부(120)에서 분석된 클러터 값과, 대표값 도출부(140)에서 도출된 대표값 모두보다 신호의 크기가 클 때만, 신호를 타겟 신호로 결정한다. 즉, 신호의 크기가 클러터 값과 대표값 중 적어도 하나보다 작으면 이는 타겟 신호로 검출하지 않는다. 이를 통해, 타겟 검출의 정확도를 보다 높일 수 있다.
이하, 도 2를 참조로, 클러터 분석부(120)에서 클러터 값을 도출하는 예시를 서술한다. 도 2는 클러터 분석부가 동작되는 과정을 서술하기 위한 도면이다.
도 2에서, 신호 블록(20) 중, X0가 현재 신호를 의미한다. X0를 기준으로 전후 신호들 즉, N개의 신호들을 기초로 클러터 값을 분석한다. 이는 클러터 처리기(30)를 거쳐 분석된다. 즉, CFAR 처리기(30)에서 출력되는 Z 값이 클러터 값이다.
또한, CFAR 처리기(30)에서 클러터 값의 분석 방법은 앞서 언급한 것처럼 2가지가 있다. 즉, 클러터 값의 분석 방법은 앞서 언급된 N개의 신호들의 평균 값을 취하여 클러터 값을 산출하는 CA-CFAR 방식과, N개의 신호들을 크기 순으로 정렬하고, k번째에 해당하는 신호를 클러터로 사용하는 OS-CFAR 방식을 이용할 수 있다. 앞서 언급한 것처럼, 이러한 클러터 분석 방법은 이에 제한되지 않고, 클러터 분석에 사용될 수 있는 방식 모두가 대체될 수 있다.
이하, 도 3을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 동작 방법을 서술한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 동작 방법의 흐름도이다.
클러터 분석부에 의해, 수신부에서 수신한 신호의 클러터 값을 분석하는 단계(S110)가 수행된다. 도 1을 참조로 언급한 것처럼, 수신부에서 수신한 신호에 인접한 신호들, 즉, 수신한 신호를 기준으로 기설정된 개수의 전후 신호들을 이용하여 클러터 값을 분석한다. 이러한 분석에 사용되는 알고리즘은 OS-CFAR 및 CA-CFAR을 포함하는 CFAR 검파 기법을 이용한다. 앞서 언급한 것처럼, 이러한 알고리즘은 이에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
그 후, 화면 전환 감지부에 의해, 영상 장치에서 촬영된 영상에서 화면이 전환될 때까지의 화면 전환 시간을 산출하는 단계(S120)가 수행된다. 즉, S120 단계는 클러터 특성이 변하지 않는 시간을 측정하여, 이하의 클러터 분석에 도움을 줄 수 있다. S120 단계에서 화면 전환 여부를 판단할 때, 히스토그램 분석을 이용한다. 또한, 이러한 판단 방법은 이에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
그 후, 대표값 도출부에 의해, 전환 시간 동안 클러터 값을 분석하는 단계에서 분석한 복수의 클러터 값을 근거로 대표값을 도출하는 단계(S130)가 수행된다. S130 단계는 전환 시간 동안 S110 단계에서 분석된 클러터 값들을 수집한 후, 수집된 복수의 클러터 값을 이용하여 대표값을 도출한다. 여기서, 대표값 도출 방법은 평균값 또는 중간값을 포함하는 다양한 알고리즘을 이용할 수 있다.
그 후, 타겟 검출부에 의해, 신호의 크기와 클러터 값의 크기를 비교하는 단계(S140)가 수행된다. 여기서, 신호의 크기가 클러터 값보다 크면 제어는 S150 단계로 전달된다. 그렇지 않다면, 제어는 S160 단계로 전달된다.
S150 단계는, S140 단계에서, 신호의 크기가 클러터 값보다 클 때, 신호의 크기와 대표값의 크기를 비교하는 단계이다. 여기서, 신호의 크기가 대표값보다 크면 제어는 S170 단계로, 그렇지 않다면 제어는 S160 단계로 전달된다.
S160 단계는, 신호의 크기가 클러터 값과 대표값 중 적어도 하나보다 작을 때 수행되는 단계로서, 신호가 타겟 신호가 아니라고 판단하는 단계이다. 그 후, 제어는 종료 블록으로 전달된다.
S170 단계는 신호의 크기가 클러터 값과 대표값 모두보다 클 때 수행되는 단계로서, 신호를 타겟 신호로 판단하는 단계이다. 그 후, 제어는 종료 블록으로 전달된다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 레이더 장치 110 : 수신부
120 : 클러터 분석부 130 : 화면 전환 감지부
140 : 대표값 도출부 150 : 타겟 검출부

Claims (6)

  1. 수신부에서 수신한 신호의 클러터 값을 분석하는 클러터 분석부;
    영상 장치에서 촬영된 영상에서 화면이 전환될 때까지의 화면 전환 시간을 산출하는 화면 전환 감지부;
    상기 전환 시간 동안 상기 클러터 분석부에서 분석한 복수의 클러터 값을 근거로 대표값을 도출하는 대표값 도출부; 및
    상기 신호의 크기가 상기 신호에 대한 클러터 값 및 상기 대표값 보다 클 때, 상기 신호를 타겟 신호로 결정하는 타겟 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이더 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화면 전환 감지부는,
    히스토그램(histogram) 분석을 이용하여 상기 화면의 전환 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 레이더 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클러터 분석부는,
    OS-CFAR(Order Statistic-Constant False Alarm Rate) 및 CA-CFAR(Cell Averaging-Constant False Alarm Rate)을 포함하는 CFAR 검파 기법을 이용하여 상기 클러터를 분석하는 것을 특징으로 하는, 레이더 장치.
  4. 클러터 분석부에 의해, 수신부에서 수신한 신호의 클러터 값을 분석하는 단계;
    화면 전환 감지부에 의해, 영상 장치에서 촬영된 영상에서 화면이 전환될 때까지의 화면 전환 시간을 산출하는 단계;
    대표값 도출부에 의해, 상기 전환 시간 동안 상기 클러터 값을 분석하는 단계에서 분석한 복수의 클러터 값을 근거로 대표값을 도출하는 단계; 및
    타겟 검출부에 의해, 상기 신호의 크기가 상기 신호에 대한 클러터 값 및 상기 대표값 보다 클 때, 상기 신호를 타겟 신호로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이더 장치의 동작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 화면 전환 시간을 산출하는 단계는,
    히스토그램 분석을 이용하여 상기 화면의 전환 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 레이더 장치의 동작 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 클러터 값을 분석하는 단계는,
    OS-CFAR 및 CA-CFAR을 포함하는 CFAR 검파 기법을 이용하여 상기 클러터를 분석하는 것을 특징으로 하는, 레이저 장치의 동작 방법.
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