KR20150134127A - Ｓｌａｍ 시스템을 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20150134127A
KR20150134127A KR1020140061071A KR20140061071A KR20150134127A KR 20150134127 A KR20150134127 A KR 20150134127A KR 1020140061071 A KR1020140061071 A KR 1020140061071A KR 20140061071 A KR20140061071 A KR 20140061071A KR 20150134127 A KR20150134127 A KR 20150134127A
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radar
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오대건
김상동
이종훈
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

SLAM 시스템을 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법이 개시된다.
레이더 신호 처리 장치는 서로 다른 위치에서 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 송신하는 단계; 상기 서로 다른 위치에서 수신 안테나를 통해 상기 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 반사 신호를 수신하는 단계; 및 상기 서로 다른 위치에서 수신한 반사 신호를 기초로 오브젝트를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

ＳＬＡＭ 시스템을 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING RADAR SIGNAL FOR SIMULTANEOUS LOCALIZATION AND MAPPING SYSTEM}
본 발명은 SLAM 시스템을 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
SLAM(SIMULTANEOUS LOCALIZATION AND MAPPING) 시스템은 무인 이동 장치가 외부의 도움 없이 이동하면서 이동 장치가 이동한 환경에 대한 지도를 작성하는 시스템이다.
종래의 SLAM 시스템은 카메라로 이동 장치의 주변에 위치한 오브젝트를 촬영하여 이미지를 생성하고, 이미지에 포함된 오브젝트와의 거리를 측정하여 지도를 작성하였다.
그러나, 종래의 SLAM 시스템은 이미지를 사용하여 오브젝트를 식별하므로, 밤이나 안개로 인하여 시야가 불량할 경우, 오브젝트를 측정할 수 없다는 한계가 있었다.
따라서, 시야가 불량한 경우에도 이동 장치의 주변에 위치한 오브젝트를 측정하여 지도를 작성할 수 있는 SLAM 시스템이 요청되고 있다.
본 발명은 서로 다른 위치에서 레이더 처리 장치가 포함된 이동 장치와 오브젝트 간의 이격 거리들을 측정하고, 측정한 이격 거리들을 기초로 오브젝트를 측정함으로써, 오브젝트를 촬영한 이미지 없이도 오브젝트의 좌표를 측정하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법은 서로 다른 위치에서 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 송신하는 단계; 상기 서로 다른 위치에서 수신 안테나를 통해 상기 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 반사 신호를 수신하는 단계; 및 상기 서로 다른 위치에서 수신한 반사 신호를 기초로 오브젝트를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 오브젝트를 측정하는 단계는 상기 서로 다른 위치에서 수신한 반사 신호의 주파수 대역을 기초로 상기 서로 다른 위치의 송신 안테나, 및 수신 안테나와 오브젝트 간의 이격 거리를 측정하는 단계; 및 상기 서로 다른 위치 및 상기 이격 거리를 기초로 오브젝트를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 이격 거리를 기초로 오브젝트를 측정하는 단계는 상기 서로 다른 위치 각각에서 상기 이격 거리를 반지름으로 하는 원을 설정하고, 상기 원의 교점에서 상기 오브젝트를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 레이더 신호는 주파수 변조 연속 파(Frequency Modulation Continuous Wave) 방식에 따라 변조된 신호일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법에서 반사 신호의 주파수 대역은 송신 안테나, 및 수신 안테나와 오브젝트 간의 이격 거리에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치는 서로 다른 위치에서 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 송신하는 송신부; 상기 서로 다른 위치에서 수신 안테나를 통해 상기 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 반사 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 서로 다른 위치에서 수신한 반사 신호를 기초로 오브젝트를 측정하는 오브젝트 측정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치는 상기 서로 다른 위치에서 수신한 반사 신호의 주파수 대역을 기초로 상기 서로 다른 위치의 송신 안테나, 및 수신 안테나와 오브젝트 간의 이격 거리를 측정하는 거리 측정부를 더 포함하고, 상기 오브젝트 측정부는, 상기 서로 다른 위치 및 상기 이격 거리를 기초로 오브젝트를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 오브젝트 측정부는 상기 서로 다른 위치 각각에서 상기 이격 거리를 반지름으로 하는 원을 설정하고, 상기 원의 교점에서 상기 오브젝트를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치에서 반사 신호의 주파수 대역은 송신 안테나, 및 수신 안테나와 오브젝트 간의 이격 거리에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 서로 다른 위치에서 레이더 처리 장치가 포함된 이동 장치와 오브젝트 간의 이격 거리들을 측정하고, 측정한 이격 거리들을 기초로 오브젝트를 측정함으로써, 오브젝트를 촬영한 이미지 없이도 오브젝트의 좌표를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 복수의 레이더 처리 장치를 이용하여 이동 장치의 서로 다른 방향에 위치한 오브젝트를 측정함으로써, 오브젝트를 측정할 수 없는 음영 영역의 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 SLAM 시스템의 이동 장치와 오브젝트 간의 관계를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 레이더 신호를 처리하여 오브젝트를 측정하는 방법에 관해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 반사 신호를 이용하여 오브젝트를 측정하는 방법에 관해 도시한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따라 오브젝트를 측정하는 이동 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 이동 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따라 주파수 변조 연속 파 방식에 따라 변조된 레이더 신호를 처리하는 방법에 관해 도시한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따라 레이더 신호 처리 장치가 수신하는 반사 신호에 관해 도시한 도면이다.
도 8은 일실시예에 따라 레이더 신호 처리 장치가 반사 신호를 처리하는 과정에 관해 도시한 도면이다.
도 9는 일실시예에 따라 오브젝트를 측정하는 레이더 신호 처리 장치를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법은 레이더 신호 처리 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 SLAM 시스템의 이동 장치와 오브젝트 간의 관계를 도시한 도면이다.
SLAM(SIMULTANEOUS LOCALIZATION AND MAPPING) 시스템은 이동 장치(110)에 포함된 센서로 외부의 도움 없이 이동 장치(110)가 이동한 환경에 대한 지도를 작성하는 시스템이다. 이때, 이동 장치(110)는 무인 로봇, 무인 자율 주행 자동차, 및 무인 정찰기 중 하나일 수 있다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 이동 장치(110)는 레이더 신호 처리 장치(100)를 이용하여 이동 장치(110)로부터 일정 거리 안에 위치한 오브젝트(120)를 무선 측위(radio location)할 수 있다.
구체적으로, 이동 장치(110)가 위치(111)로 이동할 경우, 레이더 신호 처리 장치(100)는 레이더 신호를 송신할 수 있다. 그리고, 레이더 신호 처리 장치(100)는 레이더 신호가 오브젝트(120)에 의해 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다. 이때, 레이더 신호 처리 장치(100)는 수신한 반사 신호를 처리하여 위치(111)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리를 측정할 수 있다.
또한, 이동 장치(110)가 위치(111)에서 위치(112)로 이동할 경우, 레이더 신호 처리 장치(100)는 레이더 신호를 송신할 수 있다. 그리고, 레이더 신호 처리 장치(100)는 레이더 신호가 오브젝트(120)에 의해 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다. 이때, 레이더 신호 처리 장치(100)는 수신한 반사 신호를 처리하여 위치(112)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리를 측정할 수 있다.
그리고, 레이더 신호 처리 장치(100)는 위치(111)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리, 위치(112)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리, 위치(111)의 좌표 및 위치(112)의 좌표를 기초로 오브젝트(120)의 위치, 방향 및 오브젝트(120)의 특성을 측정할 수 있다.
예를 들어, 레이더 신호는 주파수 변조 연속 파(Frequency Modulation Continuous Wave) 방식에 따라 변조된 신호를 의미할 수 있다. 주파수 변조 연속 파 방식은 주파수가 변조된 신호를 연속적으로 송신하는 방식을 의미할 수 있다. 구체적으로, 주파수 변조 연속 파 방식에 따라 변조된 레이더 신호는 시간에 따라 주파수가 변할 수 있다. 일례로, 주파수 변조 연속 파 방식에 따라 변조된 레이더 신호의 주파수는 시간에 비례하여 증가하거나 감소할 수 있다
따라서, 위치(111)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리와, 위치(112)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리가 서로 다른 경우, 레이더 신호 처리 장치(100)가 위치(111)에서 수신한 반사 신호의 주파수 대역과 위치(112)에서 수신한 반사 신호의 주파수 대역도 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 위치(111)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리가 위치(112)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리가 더 긴 경우, 레이더 신호 처리 장치(100)가 위치(111)에서 수신한 반사 신호의 주파수 대역은 위치(112)에서 수신한 반사 신호의 주파수 대역보다 높을 수 있다.
또한, 레이더 신호 처리 장치(100)는 다차원 공간 정합 필터(Spatial multi-dimensional matched filter)를 통해 반사 신호를 필터링하여 위치(111)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리 및, 위치(112)와 오브젝트(120) 간의 이격 거리를 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 레이더 신호를 처리하여 오브젝트를 측정하는 방법에 관해 도시한 도면이다.
단계(210)에서 레이더 처리 장치는 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 송신할 수 있다. 이때, 오브젝트는 레이더 처리 장치가 송신한 레이더 신호를 반사시킬 수 있다. 또한, 레이더 처리 장치가 송신하는 레이더 신호는 시간에 따라 주파수가 변하는 신호일 수 있다.
그리고, 레이더 처리 장치는 현재 시간, 레이더 처리 장치를 포함한 이동 장치의 이동 거리, 및 상기 이동 장치의 위치 중 적어도 하나에 따라 레이더 신호의 송신 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 레이더 처리 장치는 일정한 시간 간격으로 레이더 신호를 송신하거나, 이동 처리 장치가 출발한 시간과 현재 시간의 차이에 따라 레이더 신호를 송신할 수 있다. 또한, 레이더 처리 장치는 이동 장치가 일정한 거리를 이동할 때마다 레이더 신호를 송신할 수 있다. 그리고, 레이더 처리 장치는 이동 장치가 미리 설정한 위치로 이동할 경우, 레이더 신호를 송신할 수도 있다.
단계(220)에서 레이더 처리 장치는 단계(210)에서 오브젝트에 의하여 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다. 이때, 반사 신호는 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리에 따라 주파수 대역이 결정될 수 있다.
구체적으로, 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리가 증가할수록 단계(210)에서 송신한 레이더 신호가 오브젝트에 반사될 때까지의 시간이 증가할 수 있다. 그리고, 레이더 신호의 주파수가 시간에 비례하여 증가하는 경우, 단계(210)에서 송신한 레이더 신호가 오브젝트에 반사될 때까지의 시간이 증가할수록 오브젝트에 접촉하는 레이더 신호의 주파수도 증가할 수 있다. 따라서, 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리가 증가할수록 레이더 신호가 오브젝트에 의하여 반사된 반사 신호의 주파수 대역이 증가할 수 있다.
레이더 처리 장치를 포함한 이동 장치가 단계(210)의 위치와 서로 다른 위치로 이동한 경우, 단계(230)에서 레이더 처리 장치는 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 송신할 수 있다. 이때, 오브젝트는 레이더 처리 장치가 송신한 레이더 신호를 반사시킬 수 있다.
단계(240)에서 레이더 처리 장치는 단계(230)에서 오브젝트에 의하여 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다.
단계(250)에서 레이더 처리 장치는 단계(220)에서 수신한 반사 신호와 단계(240)에서 수신한 반사 신호를 이용하여 오브젝트를 측정할 수 있다. 이때, 레이더 처리 장치는 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치의 좌표와 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리, 단계(230)에서 레이더 신호를 송신한 위치의 좌표, 및 단계(230)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리를 이용하여 오브젝트를 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 반사 신호를 이용하여 오브젝트를 측정하는 방법에 관해 도시한 도면이다. 도 3의 단계(310) 내지 단계(320)는 도 2의 단계(250)에 포함될 수 있다.
단계(310)에서 레이더 처리 장치는 단계(220)에서 수신한 반사 신호를 단계(210)에서 송신한 레이더 신호와 합성하고, 단계(240)에서 수신한 반사 신호를 단계(230)에서 송신한 레이더 신호와 합성할 수 있다.
단계(320)에서 레이더 처리 장치는 단계(310)에서 합성한 신호들을 이용하여 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리, 및 단계(230)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리를 측정할 수 있다. 구체적으로, 레이더 처리 장치는 단계(210)에서 송신한 레이더 신호와 합성된 반사 신호의 주파수 대역을 기초로 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 레이더 처리 장치는 반사 신호의 주파수 대역이 높을수록 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리를 길게 측정할 수 있다. 또한, 레이더 처리 장치는 단계(230)에서 송신한 레이더 신호와 합성된 반사 신호의 주파수 대역을 기초로 단계(230)에서 레이더 신호를 송신한 위치와 오브젝트 간의 이격 거리를 측정할 수 있다.
단계(330)에서 레이더 처리 장치는 단계(320)에서 측정한 이격 거리와 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치 및 단계(230)에서 레이더 신호를 송신한 위치를 기초로 원을 설정할 수 있다. 구체적으로, 레이더 처리 장치는 단계(210)에서 레이더 신호를 송신한 위치의 좌표가 중심이고, 단계(230)에서 측정한 이격 거리를 반지름으로 하는 제1 원과 단계(240)에서 레이더 신호를 송신한 위치의 좌표가 중심이고 단계(260)에서 측정한 이격 거리를 반지름으로 하는 제2 원을 설정할 수 있다.
단계(340)에서 레이더 처리 장치는 단계(330)에서 설정한 원들의 교점에서 오브젝트를 측정할 수 있다. 예를 들어, 레이더 처리 장치는 제1 원과 제2 원의 교점을 오브젝트의 위치로 측정할 수 있다.
단계(330)에서 설정하는 원이 2개인 경우, 단계(330)에서 설정하는 원들의 교점은 2개일 수 있다. 반면, 단계(330)에서 설정하는 원이 3개 이상인 경우, 단계(330)에서 설정하는 원들의 교점은 1개일 수 있다. 따라서, 레이더 처리 장치는 서로 다른 적어도 3개의 위치에서 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 반사 신호를 수신하고, 수신한 반사 신호들을 이용하여 오브젝트를 측정함으로써 정확하게 오브젝트의 위치를 측정할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따라 오브젝트를 측정하는 이동 장치를 도시한 도면이다.
일실시예에 따른 이동 장치(110)는 복수의 레이더 신호 처리 장치를 서로 다른 방향에 설치함으로써, 음영 지역의 발생 없이 오브젝트를 측정할 수 있다.
예를 들어, 제1 레이더 신호 처리 장치(410)는 이동 장치(110)의 앞에 설치되며, 레이더 신호를 이용하여 이동 장치(110)의 앞에 위치한 오브젝트를 측정할 수 있다. 또한, 제2 레이더 신호 처리 장치(420)는 이동 장치(110)의 좌측에 설치되며, 레이더 신호를 이용하여 이동 장치(110)의 좌측에 위치한 오브젝트를 측정할 수 있다.
그리고, 제3 레이더 신호 처리 장치(430)는 이동 장치(110)의 우측에 설치되며, 레이더 신호를 이용하여 이동 장치(110)의 우측에 위치한 오브젝트를 측정할 수 있다. 또한, 제4 레이더 신호 처리 장치(440)는 이동 장치(110)의 뒤에 설치되며, 레이더 신호를 이용하여 이동 장치(110)의 뒤에 위치한 오브젝트를 측정할 수 있다.
즉, 이동 장치(110)는 제1 레이더 신호 처리 장치(410), 제2 레이더 신호 처리 장치(420), 제3 레이더 신호 처리 장치(430) 및 제4 레이더 신호 처리 장치(440)를 이용하여 이동 장치(110)의 전후 좌우를 동시에 측정함으로써, 송신 레이더 및 수신 레이더의 회전에 따른 음영 지역 발생을 방지할 수 있다.
또한, 이동 장치(110)는 위치 측정 장치(450)를 포함하여 제1 레이더 신호 처리 장치(410), 제2 레이더 신호 처리 장치(420), 제3 레이더 신호 처리 장치(430) 및 제4 레이더 신호 처리 장치(440)가 레이더 신호를 송신한 위치의 좌표를 측정할 수 있다.
예를 들어, 위치 측정 장치(450)는 GPS를 이용하여 이동 장치(110)의 현재 좌표를 측정할 수 있다. 또한, 이동 장치(110)가 미리 설정된 이동 경로에 따라 이동하는 경우, 위치 측정 장치(450)는 이동 경로와 현재 시간, 이동 장치(110)의 이동 속도 및 이동 장치(110)의 이동 거리 중 적어도 하나를 이용하여 이동 장치(110)의 현재 좌표를 측정할 수 있다. 구체적으로, 위치 측정 장치(450)는 현재 시간과 이동 장치(110)의 출발 시간 및 이동 장치(110)의 이동 속도를 이용하여 이동 장치(110)의 이동 거리를 측정할 수 있다. 또는 위치 측정 장치(450)는 이동 장치(110)로부터 이동 거리를 수신할 수도 있다. 그리고, 위치 측정 장치는 이동 경로에 이동 거리를 적용하여 이동 경로 상에서 이동 장치(110)가 현재 위치한 좌표를 측정할 수 있다.
그리고, 이동 장치(110)는 이동 장치(110)의 좌표에 제1 레이더 신호 처리 장치(410), 제2 레이더 신호 처리 장치(420), 제3 레이더 신호 처리 장치(430) 및 제4 레이더 신호 처리 장치(440)가 측정한 오브젝트를 매핑하여 이동 장치(110) 주변의 지도를 작성할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 이동 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 이동 장치가 무인 자율 주행 자동차인 경우의 동작이지만, 이동 장치가 무인 로봇, 또는 무인 정찰기일 경우에도 동일하게 동작할 수 있다.
이동 장치(500)는 경로에 따라 도로를 주행하며, 레이더 신호 처리 장치를 이용하여 이동 장치(500)의 주변에 위치한 오브젝트를 측정할 수 있다. 이때, 이동 장치(500)의 앞에 설치된 제1 레이더 신호 처리 장치(410)는 도 5에 도시된 바와 같이 레이더 신호를 이용하여 이동 장치(110)의 앞 영역에 위치한 오브젝트를 측정할 수 있다. 또한, 이동 장치(110)의 좌측에 설치된 제2 레이더 신호 처리 장치(420)는 레이더 신호를 이용하여 이동 장치(110)의 좌측 영역에 위치한 오브젝트를 측정할 수 있다.
그리고, 이동 장치(110)의 우측에 설치된 제3 레이더 신호 처리 장치(430)는 레이더 신호를 이용하여 이동 장치(110)의 우측 영역에 위치한 오브젝트를 측정할 수 있다. 또한, 이동 장치(110)의 뒤에 설치된 제4 레이더 신호 처리 장치(440)는 레이더 신호를 이용하여 이동 장치(110)의 뒤 영역에 위치한 오브젝트를 측정할 수 있다.
즉, 이동 장치(500)는 앞에 설치된 제1 레이더 신호 처리 장치(410), 좌측에 설치된 제2 레이더 신호 처리 장치(420), 우측에 설치된 제3 레이더 신호 처리 장치(430) 및 뒤에 설치된 제4 레이더 신호 처리 장치(440)를 이용하여 이동 장치(110)의 전후 좌우를 동시에 측정함으로써, 송신 레이더 및 수신 레이더의 회전에 따른 음영 지역 발생을 방지할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따라 주파수 변조 연속 파 방식에 따라 변조된 레이더 신호를 처리하는 방법에 관해 도시한 도면이다.
도 6(a)에 도시된 바와 같이 주파수 변조 연속 파 방식에 따라 변조된 레이더 신호의 주파수는 시간에 비례하여 증가할 수 있다. 따라서, 오브젝트에 의하여 레이더 신호가 반사된 반사 신호의 주파수도 시간에 비례하여 증가할 수 있다. 또한, 레이더 신호 처리 장치가 위치 P1에서 레이더 신호를 송신한 시간과, 반사 신호를 수신한 시간의 차이인
Figure pat00001
(610)은 수학식 1로 정의될 수 있다.
Figure pat00002
이때, c는 레이더 신호의 속도이고, R1은 위치 P1에서 레이더 신호 처리 장치와 오브젝트 간의 거리일 수 있다. 또한, 도 6(b)를 참고하면, 반사 신호를 복조(dechirping)한 결과의 주파수(f)는 일정할 수 있다.
그리고, 첩(chirp) 형태의 반사 신호를 정현파로 표현한 형태인 r(t)는 수학식 2로 정의될 수 있다.
Figure pat00003
이때,
Figure pat00004
는 첩 형태의 레이더 신호의 순시 주파수의 변화 비율이고,
Figure pat00005
은 m번째 위치에서 레이더 신호를 송신한 시간과, 반사 신호를 수신한 시간의 차이일 수 있다. 이때, m번째 위치는 P1, P2, P3 내지 PM 중 하나일 수 있다. 또한, t는 반사 신호의 시간일 수 있다.
도 7은 일실시예에 따라 레이더 신호 처리 장치가 수신하는 반사 신호에 관해 도시한 도면이다.
도 7(a)에 도시된 바와 같이 레이더 처리 장치는 이동 장치가 P1에 위치할 경우 레이더 신호를 송신할 수 있다. 이때, 레이더 처리 장치는 레이더 신호가 오브젝트에서 반사된 반사 신호를 수신하여 P1과 오브젝트 간의 이격 거리 R1을 측정할 수 있다.
또한, 레이더 처리 장치는 이동 장치가 P2에 위치할 경우 레이더 신호를 송신할 수 있다. 이때, 레이더 처리 장치는 레이더 신호가 오브젝트에서 반사된 반사 신호를 수신하여 P2과 오브젝트 간의 이격 거리 R2를 측정할 수 있다.
그리고, 레이더 처리 장치는 이동 장치가 P3에 위치할 경우 레이더 신호를 송신할 수 있다. 그리고, 레이더 처리 장치는 레이더 신호가 오브젝트에서 반사된 반사 신호를 수신하여 P3과 오브젝트 간의 이격 거리 R3을 측정할 수 있다.
예를 들어, 이격 거리 R1, 이격 거리 R2 및 이격 거리 R3 가 각각 다른 경우, 레이더 처리 장치는 P1, P2 및 P3에서 각각 이격 거리 R1에 대응하는 반사 신호, 이격 거리 R2에 대응하는 반사 신호 및 이격 거리 R3에 대응하는 반사 신호들을 수신할 수 있다. 이때, 이격 거리 R1에 대응하는 반사 신호, 이격 거리 R2에 대응하는 반사 신호 및 이격 거리 R3에 대응하는 반사 신호들은 도 7(b)에 도시된 바와 같이 주파수 대역이 서로 다를 수 있다. 그리고. 이때, 레이더 처리 장치는 이격 거리 R1에 대응하는 반사 신호, 이격 거리 R2에 대응하는 반사 신호 및 이격 거리 R3에 대응하는 반사 신호들 각각의 주파수 대역을 기초로 이격 거리 R1, 이격 거리 R2 및 이격 거리 R3를 측정할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따라 레이더 신호 처리 장치가 반사 신호를 처리하는 과정에 관해 도시한 도면이다.
레이더 신호 처리 장치는 도 7(b)에 도시된 반사 신호들을 합성기(synthesizer)에 입력할 수 있다. 이때, 합성기는 반사 신호들을 각각 레이더 신호와 합성하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 합성기는 이격 거리 R1에 대응하는 반사 신호를 위치 P1에서 송신한 레이더 신호와 합성하고, 이격 거리 R2에 대응하는 반사 신호를 위치 P2에서 송신한 레이더 신호와 합성하며, 이격 거리 R3에 대응하는 반사 신호를 위치 P3에서 송신한 레이더 신호와 합성할 수 있다.
다음으로, 레이더 신호 처리 장치는 합성기의 출력을 필터로 필터링하여 이격 거리 R1, 이격 거리 R2 및 이격 거리 R3를 측정할 수 있다. 이때, 필터는 다차원 공간 정합 필터(Spatial multi-dimensional matched filter)일 수 있다.
그 다음으로, 레이더 신호 처리 장치는 도 8에 도시된 바와 같이 P1이 중심이고 이격 거리 R1이 반지름인 원(811)을 설정할 수 있다. 또한, 레이더 신호 처리 장치는 P2가 중심이고 이격 거리 R2가 반지름인 원(812) 및 P3이 중심이고 이격 거리 R3이 반지름인 원(813)을 설정할 수 있다.
마지막으로, 레이더 신호 처리 장치는 도 8에 도시된 바와 같이 원(811), 원(812), 및 원(813)의 교점(800)을 오브젝트의 위치로 측정할 수 있다.
도 9는 일실시예에 따라 오브젝트를 측정하는 레이더 신호 처리 장치를 도시한 도면이다.
송신부(910)는 서로 다른 위치에서 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 송신할 수 있다. 구체적으로, 송신부(910)는 송신 안테나를 통해 레이더 신호 처리 장치(100)가 설치된 방향에 위치한 오브젝트로 레이더 신호를 송신할 수 있다. 이때, 오브젝트는 레이더 신호를 반사시킬 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 레이더에 대응할 수 있다. 예를 들어, 주파수 변조 연속 파 방식에 따라 변조된 레이더 신호를 송수신할 수 있는 FMCW 레이더에 대응할 수 있다.
수신부(920)는 서로 다른 위치에서 수신 안테나를 통해 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다. 이때, 반사 신호는 오브젝트와 수신 안테나 및 송신 안테나 간의 이격 거리에 따라 주파수 대역이 결정될 수 있다.
거리 측정부(930)는 수신부(920)가 수신한 반사 신호의 주파수 대역을 기초로 서로 다른 위치의 상기 레이저 장치와 오브젝트 간의 이격 거리를 측정할 수 있다.
오브젝트 측정부(940)는 송신부(910)가 레이더 신호를 송신한 위치들의 좌표와 거리 측정부(930)가 측정한 이격 거리들을 기초로 오브젝트를 측정할 수 있다. 이때, 오브젝트 측정부(940)는 위치들의 좌표가 중심이고 각각의 위치와 오브젝트 간의 이격 거리를 반지름으로 하는 원들을 설정할 수 있다. 그리고, 오브젝트 측정부(940)는 설정한 원들의 교점을 오브젝트의 위치로 측정할 수 있다.
본 발명은 복수의 레이더 처리 장치를 이용하여 이동 장치의 서로 다른 방향에 위치한 오브젝트를 측정함으로써, 오브젝트를 측정할 수 없는 음영 영역의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 서로 다른 위치에서 레이더 처리 장치가 포함된 이동 장치와 오브젝트 간의 이격 거리들을 측정하고, 측정한 이격 거리들을 기초로 오브젝트를 측정함으로써, 오브젝트를 촬영한 이미지 없이도 오브젝트의 좌표를 측정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 서로 다른 위치에서 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 송신하는 단계;
    상기 서로 다른 위치에서 수신 안테나를 통해 상기 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 반사 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 서로 다른 위치에서 수신한 반사 신호를 기초로 오브젝트를 측정하는 단계
    를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오브젝트를 측정하는 단계는,
    상기 서로 다른 위치에서 수신한 반사 신호의 주파수 대역을 기초로 상기 서로 다른 위치의 송신 안테나, 및 수신 안테나와 오브젝트 간의 이격 거리를 측정하는 단계; 및
    상기 서로 다른 위치 및 상기 이격 거리를 기초로 오브젝트를 측정하는 단계
    를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이격 거리를 기초로 오브젝트를 측정하는 단계는,
    상기 서로 다른 위치 각각에서 상기 이격 거리를 반지름으로 하는 원을 설정하고, 상기 원의 교점에서 상기 오브젝트를 측정하는 레이더 신호 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 신호는,
    주파수 변조 연속 파(Frequency Modulation Continuous Wave) 방식에 따라 변조된 레이더 신호 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사 신호의 주파수 대역은,
    송신 안테나, 및 수신 안테나와 오브젝트 간의 이격 거리에 따라 결정되는 레이더 신호 처리 방법.
  6. 서로 다른 위치에서 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 송신하는 송신부;
    상기 서로 다른 위치에서 수신 안테나를 통해 상기 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 반사 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 서로 다른 위치에서 수신한 반사 신호를 기초로 오브젝트를 측정하는 오브젝트 측정부
    를 포함하는 레이더 신호 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 서로 다른 위치에서 수신한 반사 신호의 주파수 대역을 기초로 상기 서로 다른 위치의 송신 안테나, 및 수신 안테나와 오브젝트 간의 이격 거리를 측정하는 거리 측정부
    를 더 포함하고,
    상기 오브젝트 측정부는,
    상기 서로 다른 위치 및 상기 이격 거리를 기초로 오브젝트를 측정하는 레이더 신호 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 오브젝트 측정부는,
    상기 서로 다른 위치 각각에서 상기 이격 거리를 반지름으로 하는 원을 설정하고, 상기 원의 교점에서 상기 오브젝트를 측정하는 레이더 신호 처리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 레이더 신호는,
    주파수 변조 연속 파(Frequency Modulation Continuous Wave) 방식에 따라 변조된 레이더 신호 처리 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 반사 신호의 주파수 대역은,
    송신 안테나, 및 수신 안테나와 오브젝트 간의 이격 거리에 따라 결정되는 레이더 신호 처리 장치.
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