KR20150066850A - 차량용 레이더 시스템 및 그의 방위각 추출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량이 존재하지 않는 지면 또는 높은 방향에서 유입되는 오신호를 차단하여 표적에 대한 감지 및 추적 신뢰도를 높일 수 있도록 한 차량용 레이더 시스템 및 그의 방위각 추출 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지면 또는 높은 방향에서 유입되는 오신호를 차단하기 위한 시스템으로서, 2개 이상의 주 수신 안테나; 하나의 부엽차단 안테나; 및 상기 주 수신 안테나로부터 수신된 주 수신신호의 크기와 상기 부엽차단 안테나로부터 수신된 부엽차단 수신신호의 크기를 비교하여 상기 주 수신신호의 크기가 크면 상기 수신된 주 수신신호를 이용하여 표적에 대한 방위각을 추출하는 레이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템이 제공된다.

Description

차량용 레이더 시스템 및 그의 방위각 추출 방법{RADAR SYSTEM FOR VEHICLE AND METHOD FOR MEASURING AZIMUTH OF THE SAME}
본 발명은 차량용 레이더 시스템 및 그의 방위각 추출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량이 존재하지 않는 지면 또는 높은 방향에서 유입되는 오신호를 차단하여 표적에 대한 감지 및 추적 신뢰도를 높일 수 있도록 한 차량용 레이더 시스템 및 그의 방위각 추출 방법에 관한 것이다.
종래의 차량에는, 차량 지능화에 따라, 자차선 감지를 위한 ACC(Adaptive Cruise Control) 시스템, 후방의 옆차선 감지 기능을 수행하는 LCA(Lane-Change Assist) 시스템, 전방 감지 및 충돌 방지 기능을 수행하는 STOP & GO 시스템, 주차 제어를 수행하는 주차 보조(Parking Assist) 시스템, 측후방을 감지하여 옆차선으로부터 끼어드는 차량들을 감지하여 충돌 경보 및 출동 방지 기능을 수행하는 LCA(Lane-Change Assist)/BSD(Blind-SpotDetection)/RPC(Rear Pre Crash) 시스템 등의 여러 가지 차량 제어 시스템이 탑재되고 있는 상황이다.
이러한 여러 가지 차량 제어 시스템은 표적에 대한 감지가 가능한 레이더를 포함한다.
레이더는 특정 주파수의 전자파 신호를 공간으로 방사하고 미약한 반송신호를 수집하여 반사체의 거리,각도, 속도 등의 정보를 얻어낼 수 있다.
이러한 레이더를 채택한 차량 제어 시스템은 대한민국공개특허 제2011-0126939호(공개일 : 2011.11.24., 발명의 명칭 : 통합 레이더 시스템 및 차량 제어 시스템) 등 다수가 출원되어 있는 상태이다.
특히 차량용 레이더 시스템은 주변에 차량 이외에도 다양한 구조물이 존재하는 환경에서 운용되기 때문에 주신호와 오신호를 잘 구분하여야 한다.
그러나, 종래의 차량용 레이더 시스템은 방위각 방향의 수신신호 각도만 계산하여 고각 방향으로는 각도 계산을 하지 않기 때문에 고각 방향의 주신호와 오신호를 구분할 수 없다.
또한 종래에는 제품의 비용 및 크기 등의 제약사양으로 고각 각도를 추출하지 않았고, 감지범위(주빔) 이외의 영역에서는 낮은 부엽수준을 유지하도록 빔 패턴을 설계하였다.
따라서 지면이나 자차 휠 신호를 통해 반사된 신호나 터널 통과시 천정을 맞고 반사된 신호 등에 의해 주신호가 영향을 받을 수 있으며 오감지가 발생할 가능성이 있다.
대한민국 공개특허 제2011-0126939호(2011.11.24.) "통합 레이더 시스템 및 차량 제어 시스템"
본 발명의 목적은, 차량이 존재하지 않는 지면 또는 높은 방향에서 유입되는 오신호를 차단하여 표적에 대한 감지 및 추적 신뢰도를 높일 수 있도록 한 차량용 레이더 시스템 및 그의 방위각 추출 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 지면 또는 높은 방향에서 유입되는 오신호를 차단하기 위한 시스템으로서, 2개 이상의 주 수신 안테나; 하나의 부엽차단 안테나; 및 상기 주 수신 안테나로부터 수신된 주 수신신호의 크기와 상기 부엽차단 안테나로부터 수신된 부엽차단 수신신호의 크기를 비교하여 상기 주 수신신호의 크기가 크면 상기 수신된 주 수신신호를 이용하여 표적에 대한 방위각을 추출하는 레이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템이 제공된다.
상기 주 수신 안테나는 선로의 중앙에 설치되어 제 1 위상과 제 2 위상을 동 위상으로 맞추기 위한 위상지연부를 포함하고, 상기 부엽차단 안테나는 선로의 중앙에 설치되어 제 1 위상과 제 2 위상간의 위상차가 180도로 맞추기 위한 수직연결부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 레이더는 상기 주 수신 안테나 및 상기 부엽차단 안테나로부터 상기 표적을 맞고 돌아오는 주 수신신호 및 부엽차단 수신신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에 의해 수신된 주 수신신호의 크기와 상기 부엽차단 수신신호의 크기를 비교하여 주 수신신호의 크기가 큰지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단결과 상기 주 수신신호의 크기가 큰 경우 상기 주 수신신호와 상기 부엽차단 수신신호가 교차하는 교차점내에서의 주 수신신호를 이용하여 해당 표적에 대한 방위각을 추출하는 방위각추출부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 판단부는 상기 교차점에서 상기 주 수신신호의 크기가 상기 부엽차단 수신신호의 크기보다 큰지 여부를 판단하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지면 또는 높은 방향에서 유입되는 오신호를 차단하기 위한 시스템의 방위각도 추출 방법으로서, 2개 이상의 주 수신 안테나로부터 표적에 맞고 돌아오는 주 수신신호를 수신하는 단계; 하나의 부엽차단 안테나로부터 상기 표적에 맞고 돌아오는 부엽차단 수신신호를 수신하는 단계; 및 상기 주 수신 안테나로부터 수신된 주 수신신호의 크기와 상기 부엽차단 안테나로부터 수신된 부엽차단 수신신호의 크기를 비교하여 상기 주 수신신호의 크기가 크면 상기 수신된 주 수신신호를 이용하여 표적에 대한 방위각을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
상기 추출하는 단계는 상기 주 수신신호와 상기 부엽차단 수신신호가 교차하는 교차점을 결정하는 단계; 상기 결정된 교차점에서 상기 주 수신신호의 크기가 상기 부엽차단 수신신호의 크기보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 주 수신신호의 크기가 큰 경우 상기 교차점내에서의 주 수신신호를 이용하여 해당 표적에 대한 방위각을 추출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면 차량이 존재하지 않는 지면 또는 높은 방향에서 유입되는 오신호를 차단하여 표적에 대한 감지 및 추적 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 2개 이상의 주 수신 안테나에 하나의 부엽차단 안테나를 추가로 설치하는 구조에 의해 표적에 대한 부엽차단 수신신호를 수신할 수 있는 효과도 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면 종래의 수신 안테나에서 중앙의 위상지연부를 제거하고 그 위치에 제 1 위상과 제 2 위상간의 위상 차이가 180도로 맞추기 위한 수직연결부를 갖도록 부엽차단 안테나를 간단하게 만들 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 레이더를 설명하기 위한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 시스템의 방위각 추출 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도,
도 4는 도 1에 도시된 주 수신 안테나로부터 수신된 주 수신신호를 나타낸 그래프,
도 5는 도 1에 도시된 부엽차단 안테나로부터 수신된 부엽차단 수신신호를 나타낸 그래프, 그리고
도 6은 도 4 및 도 5에서 수신된 수신신호들이 교차하는 교차점을 도시한 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 시스템을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있고, 도 2는 도 1에 도시된 레이더를 설명하기 위한 블록도를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 시스템은 2개 이상의 주 수신 안테나(10), 부엽차단 안테나(20) 및 주 수신 안테나(10)와 부엽차단 안테나(20)로부터 각각 표적에 맞고 돌아오는 신호를 수신하여 수신된 신호를 이용하여 표적에 대한 방위각을 추출하는 레이더(30)를 포함하여 구성된다.
주 수신 안테나(10)는 송신 안테나(미도시)로 공간에 빔을 방사한 후 반송되는 반송신호, 즉 표적에 맞고 돌아오는 신호를 수신한다. 여기서 주 수신 안테나(10)는 2개 또는 3개의 수신 안테나가 사용될 수 있다.
이러한 주 수신 안테나(10)에는 복수의 패치 안테나(미도시)가 설치되어 있다. 복수의 패치 안테나는 선로에 의해 연결되어 있다. 선로의 중심부에는 각각 위상지연부(11)를 구비한다. 위상지연부(11)는 선로의 중심부를 기준으로 제 1 위상과 제 2 위상에 대하여 동위상으로 맞출 수 있다. 동위상으로 맞춰진 주 수신신호는 레이더(30)에 출력된다.
부엽차단 안테나(20)는 주 수신 안테나(10)의 빔 패턴이 부엽보다 높은 수준의 빔 패턴을 갖는 안테나이다. 부엽차단 안테나(20)는 주 수신안테나 빔 패턴의 부엽을 차단할 수 있다. 이러한 부엽차단 안테나(20)는 선로의 중심부에 위상지연부(11)가 아닌 수직연결부(21)를 구비한다. 수직연결부(21)는 제 1 위상과 제 2 위상간의 위상차이가 180도로 맞춰지기 위한 선로이다.
이와 같이 제 1 위상과 제 2 외상간의 위상차이가 180도로 맞춰진 부엽차단 수신신호는 레이더(30)에 출력된다.
레이더(30)는 앞서 설명한 주 수신 안테나(10) 및 부엽차단 안테나(20)와 전기적으로 연결되어 있다.
도 2를 참조하면 레이더(30)는 수신부(31), 판단부(32) 및 방위각 추출부(33) 등을 포함하여 구성된다.
수신부(31)는 주 수신 안테나(10) 및 부엽차단 안테나(20)로부터 각각 수신된 주 수신신호 및 부엽차단 수신신호를 수신한다.
판단부(32)는 주 수신신호의 크기와 부엽차단 수신신호의 크기를 비교하여 어느 신호의 크기가 큰지 여부를 판단한다. 이때 주 수신신호와 부엽차단 신호신호가 교차하는 교차점에 의해 정해지는 영역에서 주 수신신호의 크기가 부엽차단 수신신호의 크기보다 큰 경우 판단부(32)는 정상적인 수신신호로 판단하고, 그렇지 않은 경우 부엽차단 수신신호의 크기가 큰 경우 비정상적인 수신신호로 판단한다.
방위각 추출부(33)는 판단부(32)의 판단결과 정상적인 수신신호로 판단된 경우 상술된 교차점내의 영역을 이용하여 표적에 대한 방위각을 추출한다. 즉, 방위각 추출부(33)는 표적을 맞고 돌아오는 신호는 방향에 다라 다른 위상차이를 가지므로 이 위상차이를 이용하여 역으로 방위각을 산출한다. 방위각(
Figure pat00001
)은 하기의 수학식 1에 의해 계산된다.
Figure pat00002
여기서
Figure pat00003
는 빛의 상수이고,
Figure pat00004
는 위상차이이고,
Figure pat00005
는 안테나간의 거리이며,
Figure pat00006
는 주파수이다.
이와 같은 구성을 갖는 차량용 레이더 시스템의 방위각 추출 방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시에에 따른 차량용 레이더 시스템의 방위각 추출 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면 레이더(30)는 미도시된 송신 안테나로부터 표적을 향하여 송신한 송신신호에 대한 수신신호를 2개 이상의 주 수신 안테나(10) 및 부엽차단 안테나(20)로부터 각각 수신한다(S11). 주 수신 안테나(10)를 통하여 수신된 수신신호는 도 4에 도시된 바와 같고, 부엽차단 안테나(20)를 통하여 수신된 수신신호는 도 5에 도시된 바와 같다.
레이더(30)는 수신된 두 신호의 크기를 비교하여 주 수신 안테나(10)로부터 수신된 주 수신신호의 크기가 부엽차단 안테나(20)로부터 수신된 부엽차단 수신신호의 크기보다 큰지 여부를 판단한다(S13). 이때 주 수신신호의 크기가 부엽차단 수신신호의 크기보다 큰지를 판단할때, 주 수신신호와 부엽차단 수신신호가 교차하는 교차점에 의해 결정되는 영역에서 주 수신신호의 크기가 부엽차단 수신신호의 크기보다 큰지 여부를 판단한다.
상기 S13 단계의 판단결과, 주 수신신호의 크기가 부엽차단 수신신호의 크기보다 작은 경우 레이더(30)는 상술된 S11 단계에서 수신된 주 수신신호를 비정상적인 수신신호로 결정한다(S17).
상기 S13 단계의 판단결과, 주 수신신호의 크기가 부엽차단 수신신호의 크기보다 큰 경우 레이더(30)는 정상적인 수신신호로 판단하여 교차점에 의해 정해진 감지영역에 있는 표적의 방위각을 추출한다(S15).
도 6을 참조하면 레이더(30)는 주 수신신호와 부엽차단 수신신호가 교차하는 교차점을 결정하고 결정된 교차점내의 영역에서 주 수신신호를 이용하여 방위각을 추출할 수 있다. 도 6에 도시된 교차점을 기준으로 좌측편에 위치하는 수신신호는 지면으로부터 수신된 수신신호이고, 교차점을 기준으로 우측편에 위치하는 수신신호는 높은 방향에서 수신된 수신신호이다.
이와 같이 레이더(30)는 교차점내의 영역만을 감지영역으로 판단하고 지면 또는 높은 방향에서 유입될 수 있는 오신호를 차단할 수 있어 감지 신뢰도를 높일 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
10 : 주 수신 안테나 20 : 부엽차단 안테나
30 : 레이더 31 : 수신부
32 : 판단부 33 : 방위각 추출부

Claims (6)

  1. 지면 또는 높은 방향에서 유입되는 오신호를 차단하기 위한 시스템으로서,
    2개 이상의 주 수신 안테나;
    하나의 부엽차단 안테나; 및
    상기 주 수신 안테나로부터 수신된 주 수신신호의 크기와 상기 부엽차단 안테나로부터 수신된 부엽차단 수신신호의 크기를 비교하여 상기 주 수신신호의 크기가 크면 상기 수신된 주 수신신호를 이용하여 표적에 대한 방위각을 추출하는 레이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 수신 안테나는 선로의 중앙에 설치되어 제 1 위상과 제 2 위상을 동 위상으로 맞추기 위한 위상지연부를 포함하고,
    상기 부엽차단 안테나는 선로의 중앙에 설치되어 제 1 위상과 제 2 위상간의 위상차가 180도로 맞추기 위한 수직연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이더는
    상기 주 수신 안테나 및 상기 부엽차단 안테나로부터 상기 표적을 맞고 돌아오는 주 수신신호 및 부엽차단 수신신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신부에 의해 수신된 주 수신신호의 크기와 상기 부엽차단 수신신호의 크기를 비교하여 주 수신신호의 크기가 큰지 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부의 판단결과 상기 주 수신신호의 크기가 큰 경우 상기 주 수신신호와 상기 부엽차단 수신신호가 교차하는 교차점내에서의 주 수신신호를 이용하여 해당 표적에 대한 방위각을 추출하는 방위각추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 판단부는 상기 교차점에서 상기 주 수신신호의 크기가 상기 부엽차단 수신신호의 크기보다 큰지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 지면 또는 높은 방향에서 유입되는 오신호를 차단하기 위한 시스템의 방위각도 추출 방법으로서,
    2개 이상의 주 수신 안테나로부터 표적에 맞고 돌아오는 주 수신신호를 수신하는 단계;
    하나의 부엽차단 안테나로부터 상기 표적에 맞고 돌아오는 부엽차단 수신신호를 수신하는 단계; 및
    상기 주 수신 안테나로부터 수신된 주 수신신호의 크기와 상기 부엽차단 안테나로부터 수신된 부엽차단 수신신호의 크기를 비교하여 상기 주 수신신호의 크기가 크면 상기 수신된 주 수신신호를 이용하여 표적에 대한 방위각을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 추출하는 단계는
    상기 주 수신신호와 상기 부엽차단 수신신호가 교차하는 교차점을 결정하는 단계;
    상기 결정된 교차점에서 상기 주 수신신호의 크기가 상기 부엽차단 수신신호의 크기보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계의 판단결과, 상기 주 수신신호의 크기가 큰 경우 상기 교차점내에서의 주 수신신호를 이용하여 해당 표적에 대한 방위각을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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