KR20160055420A - 근접 영역의 오브젝트를 탐지하기 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

근접 영역의 오브젝트를 탐지하기 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

근접 영역의 오브젝트를 탐지하기 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법이 개시된다.
레이더 신호 처리 방법은 송신 안테나를 통해 송신 레이더 신호를 송신하는 단계; 수신 안테나를 통해 상기 송신 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 수신 레이더 신호를 수신하는 단계; 상기 수신 레이더 신호에서 거리 정보를 포함하는 레이더 비트 신호를 추출하는 단계; 및 상기 레이더 비트 신호를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

근접 영역의 오브젝트를 탐지하기 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법{RADAR SIGNAL PROCESSING METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING OBJECT IN NEAR FIELD}
본 발명은 오브젝트에 반사된 수신 레이더 신호를 이용하여 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하기 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
FMCW (Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더는 선형적 주파수 변조 레이더 신호를 송신하고, 송신한 레이더 신호가 탐지하고자 하는 오브젝트에 반사된 신호를 수신하며, 수신한 신호와 송신한 신호 간의 주파수 차이를 통해 오브젝트의 거리 및 속도를 탐지할 수 있다.
FMCW 레이더 중에서 차량에 탑재되는 레이더는 레이더의 송신 안테나를 기준으로 2m 이내의 근접 영역 안에 위치한 오브젝트를 탐지하기 위하여 저역 주파수 필터를 필요로 한다. 그러나, 레이더가 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하기 위하여 필요한 저역 주파수 필터는 정교하게 설계된 차단주파수를 가지고 있어야 하므로, 비용이 비싼 실정이다.
따라서, 고가의 저역 주파수 필터 없이도 근접 영역의 오브젝트를 탐지할 수 있는 방법이 요청되고 있다.
본 발명은 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 기초로 오브젝트를 탐지함으로써, 정교하게 설계된 차단 주파수를 가지는 고가의 저역 주파수 필터가 아닌 저가의 저역 주파수 필터로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법은 송신 안테나를 통해 송신 레이더 신호를 송신하는 단계; 수신 안테나를 통해 상기 송신 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 수신 레이더 신호를 수신하는 단계; 상기 수신 레이더 신호에서 거리 정보를 포함하는 레이더 비트 신호를 추출하는 단계; 및 상기 레이더 비트 신호를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 상기 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 단계는, 상기 레이더 비트 신호를 저역 통과 필터로 필터링하는 단계; 상기 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 판단하는 단계; 및 상기 신호 세기를 기초로 상기 근접 영역에 위치한 오브젝트와 상기 송신 안테나 간의 거리를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법은 상기 레이더 비트 신호를 기초로 상기 근접 영역을 제외한 나머지 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 나머지 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 단계는, 주파수 대역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호를 고속 주파수 변환하여 주파수 인덱스를 결정하는 단계; 및 상기 주파수 인덱스를 거리로 변환하여 상기 나머지 영역에 위치한 오브젝트와 상기 송신 안테나 간의 거리를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치는 송신 안테나를 통해 송신 레이더 신호를 송신하는 송신부; 수신 안테나를 통해 상기 송신 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 수신 레이더 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신 레이더 신호에서 거리 정보를 포함하는 레이더 비트 신호를 추출하는 비트 신호 추출부; 및 상기 레이더 비트 신호를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 근접 영역 탐지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 근접 영역 탐지부는, 상기 레이더 비트 신호를 저역 통과 필터로 필터링하는 저역 통과 필터링부; 상기 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 판단하는 신호 세기 판단부; 및 상기 신호 세기를 기초로 상기 근접 영역에 위치한 오브젝트와 상기 송신 안테나 간의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치는 상기 레이더 비트 신호를 기초로 상기 근접 영역을 제외한 나머지 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 나머지 영역 탐지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 나머지 영역 탐지부는 주파수 대역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호를 고속 주파수 변환하여 주파수 인덱스를 결정하는 고속 주파수 변환부; 및 상기 주파수 인덱스를 거리로 변환하여 상기 나머지 영역에 위치한 오브젝트와 상기 송신 안테나 간의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 기초로 오브젝트를 탐지함으로써, 정교하게 설계된 차단 주파수를 가지는 고가의 저역 주파수 필터가 아닌 저가의 저역 주파수 필터로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 근접 영역 탐지부를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 나머지 영역 탐지부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 근접 영역 탐지 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 나머지 영역 탐지 과정을 도시한 플로우차트이다.
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 레이더 신호 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신부(110), 수신부(120), 비트 신호 추출부(130), 근접 영역 탐지부(140), 및 나머지 영역 탐지부(150)를 포함할 수 있다.
송신부(110)는 송신 안테나를 통해 송신 레이더 신호를 송신할 수 있다. 구체적으로, 송신부(110)는 주파수 변조 연속 파(Frequency Modulation Continuous Wave) 방식으로 생성된 송신 레이더 신호를 송신할 수 있다.
수신부(120)는 수신 안테나를 통해 송신 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 수신 레이더 신호를 수신할 수 있다.
비트 신호 추출부(130)는 수신부(120)가 수신한 수신 레이더 신호에서 거리 정보를 포함하는 레이더 비트 신호를 추출할 수 있다.
근접 영역 탐지부(140)는 비트 신호 추출부(130)가 추출한 레이더 비트 신호를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지할 수 있다. 이때, 근접 영역 탐지부는, 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다.
근접 영역 탐지부(140)의 구체적인 구성 및 동작은 이하 도 2를 참조로 상세히 설명한다.
나머지 영역 탐지부(150)는 비트 신호 추출부(130)가 추출한 레이더 비트 신호를 기초로 근접 영역을 제외한 나머지 영역에 위치한 오브젝트를 탐지할 수 있다. 이때, 나머지 영역 탐지부(150)는 주파수 대역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호를 변환하여 주파수 인덱스에 기초하여 나머지 영역에 위치한 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다.
나머지 영역 탐지부(150)의 구체적인 구성 및 동작은 이하 도 3을 참조로 상세히 설명한다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 기초로 오브젝트를 탐지함으로써, 정교하게 설계된 차단 주파수를 가지는 고가의 저역 주파수 필터가 아닌 저가의 저역 주파수 필터로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 근접 영역 탐지부를 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 근접 영역 탐지부(140)는 저역 통과 필터링부(210), 신호 세기 판단부(220), 및 거리 측정부(230)를 포함할 수 있다.
저역 통과 필터링부(210)는 비트 신호 추출부(130)가 추출한 레이더 비트 신호를 저역 통과 필터로 필터링할 수 있다. 이때, 저역 통과 필터링부가 사용하는 저역 통과 필터는 정교하게 설계된 차단 주파수를 가지는 고가의 저역 주파수 필터가 아닐 수 있다.
신호 세기 판단부(220)는 저역 통과 필터링부(210)에서 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 판단할 수 있다. 이때, 신호 세기 판단부(220)는 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 평균 신호 세기를 계산할 수 있다.
거리 측정부(230)는 신호 세기 판단부(220)가 판단한 신호 세기를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다. 이때, 거리 측정부(230)는 레이더 비트 신호의 평균 신호 세기를 제곱 반 비례식에 적용하여 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 거리 측정부(230)는 수학식 1을 이용하여 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다.
Figure pat00001
이때, C는 레이더 신호 처리 장치(100) 별로 설정되는 계수값일 수 있다. 예를 들어, C는 레이더 신호 처리 장치(100)의 송신 레이더 신호의 송신 출력, 주파수 대역폭, 중심 주파수, 수신 레이더 신호의 안테나 이득 중 적어도 하나에 의하여 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 나머지 영역 탐지부를 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 나머지 영역 탐지부(140)는 주파수 대역 통과 필터링부(310), 고속 주파수 변환부(320), 및 거리 측정부(330)를 포함할 수 있다.
주파수 대역 통과 필터링부(310)는 비트 신호 추출부(130)가 추출한 레이더 비트 신호를 주파수 대역 통과 필터로 필터링할 수 있다.
고속 주파수 변환부(320)는 주파수 대역 통과 필터링부(310)에서 주파수 대역 통과 필터로 필터링된 레이더 비트 신호를 고속 주파수 변환하여 주파수 인덱스를 결정할 수 있다.
거리 측정부(330)는 고속 주파수 변환부(320)가 결정한 주파수 인덱스를 거리로 변환하여 나머지 영역에 위치한 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다. 구체적으로, 거리 측정부(330)는 고속 주파수 변환부(320)가 결정한 주파수 인덱스 중에서 값이 가장 큰 피크 주파수 인덱스를 탐지할 수 있다. 그리고, 거리 측정부는 피크 주파수 인덱스를 거리로 전환하여 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(410)에서 송신부(110)는 송신 안테나를 통해 송신 레이더 신호를 송신할 수 있다. 이때, 송신부(110)는 주파수 변조 연속 파 방식으로 생성된 송신 레이더 신호를 송신할 수 있다. 또한, 송신 레이더 신호는 레이더 처리 장치(100)에서 일정 거리 안에 위치한 오브젝트에 반사될 수 있다.
단계(420)에서 수신부(120)는 수신 안테나를 통해 단계(410)에서 송신 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 수신 레이더 신호를 수신할 수 있다.
단계(430)에서 비트 신호 추출부(130)는 단계(420)에서 수신한 수신 레이더 신호에서 거리 정보를 포함하는 레이더 비트 신호를 추출할 수 있다.
단계(440)에서 근접 영역 탐지부(140)는 단계(430)에서 추출한 레이더 비트 신호를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지할 수 있다. 이때, 근접 영역 탐지부는, 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다.
단계(450)에서 나머지 영역 탐지부(150)는 단계(430)에서 추출한 레이더 비트 신호를 기초로 근접 영역을 제외한 나머지 영역에 위치한 오브젝트를 탐지할 수 있다. 이때, 나머지 영역 탐지부(150)는 주파수 대역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호를 변환하여 주파수 인덱스에 기초하여 나머지 영역에 위치한 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 근접 영역 탐지 과정을 도시한 플로우차트이다. 이때, 도 5의 단계(510) 내지 단계(530)는 도 4의 단계(440)에 포함될 수 있다.
단계(510)에서 저역 통과 필터링부(210)는 단계(430)에서 추출한 레이더 비트 신호를 저역 통과 필터로 필터링할 수 있다. 이때, 저역 통과 필터링부가 사용하는 저역 통과 필터는 정교하게 설계된 차단 주파수를 가지는 고가의 저역 주파수 필터가 아닐 수 있다.
단계(520)에서 신호 세기 판단부(220)는 단계(510)에서 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 판단할 수 있다. 이때, 신호 세기 판단부(220)는 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 평균 신호 세기를 계산할 수 있다.
단계(530)에서 거리 측정부(230)는 단계(530)에서 판단한 신호 세기를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다. 이때, 거리 측정부(230)는 레이더 비트 신호의 평균 신호 세기를 제곱 반 비례식에 적용하여 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 나머지 영역 탐지 과정을 도시한 플로우차트이다. 이때, 도 6의 단계(610) 내지 단계(630)는 도 4의 단계(450)에 포함될 수 있다.
단계(610)에서 주파수 대역 통과 필터링부(310)는 단계(430)에서 추출한 레이더 비트 신호를 주파수 대역 통과 필터로 필터링할 수 있다.
단계(620)에서 고속 주파수 변환부(320)는 단계(610)에서 주파수 대역 통과 필터로 필터링된 레이더 비트 신호를 고속 주파수 변환하여 주파수 인덱스를 결정할 수 있다.
단계(630)에서 거리 측정부(330)는 단계(630)에서 결정한 주파수 인덱스를 거리로 변환하여 나머지 영역에 위치한 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다. 구체적으로, 거리 측정부(330)는 고속 주파수 변환부(320)가 결정한 주파수 인덱스 중에서 값이 가장 큰 피크 주파수 인덱스를 탐지할 수 있다. 그리고, 거리 측정부는 피크 주파수 인덱스를 거리로 전환하여 오브젝트와 송신 안테나 간의 거리를 측정할 수 있다.
본 발명은 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 기초로 오브젝트를 탐지함으로써, 정교하게 설계된 차단 주파수를 가지는 고가의 저역 주파수 필터가 아닌 저가의 저역 주파수 필터로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지할 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.
100: 레이더 신호 처리 장치
140: 근접 영역 탐지부
220: 신호 세기 판단부

Claims (8)

  1. 송신 안테나를 통해 송신 레이더 신호를 송신하는 단계;
    수신 안테나를 통해 상기 송신 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 수신 레이더 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신 레이더 신호에서 거리 정보를 포함하는 레이더 비트 신호를 추출하는 단계; 및
    상기 레이더 비트 신호를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 단계
    를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 단계는,
    상기 레이더 비트 신호를 저역 통과 필터로 필터링하는 단계;
    상기 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 판단하는 단계; 및
    상기 신호 세기를 기초로 상기 근접 영역에 위치한 오브젝트와 상기 송신 안테나 간의 거리를 측정하는 단계
    를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 비트 신호를 기초로 상기 근접 영역을 제외한 나머지 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 단계
    를 더 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 나머지 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 단계는,
    주파수 대역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호를 고속 주파수 변환하여 주파수 인덱스를 결정하는 단계; 및
    상기 주파수 인덱스를 거리로 변환하여 상기 나머지 영역에 위치한 오브젝트와 상기 송신 안테나 간의 거리를 측정하는 단계
    를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  5. 송신 안테나를 통해 송신 레이더 신호를 송신하는 송신부;
    수신 안테나를 통해 상기 송신 레이더 신호가 오브젝트에 의해 반사된 수신 레이더 신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신 레이더 신호에서 거리 정보를 포함하는 레이더 비트 신호를 추출하는 비트 신호 추출부; 및
    상기 레이더 비트 신호를 기초로 근접 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 근접 영역 탐지부
    를 포함하는 레이더 신호 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 근접 영역 탐지부는,
    상기 레이더 비트 신호를 저역 통과 필터로 필터링하는 저역 통과 필터링부;
    상기 저역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호의 신호 세기를 판단하는 신호 세기 판단부; 및
    상기 신호 세기를 기초로 상기 근접 영역에 위치한 오브젝트와 상기 송신 안테나 간의 거리를 측정하는 거리 측정부
    를 포함하는 레이더 신호 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 레이더 비트 신호를 기초로 상기 근접 영역을 제외한 나머지 영역에 위치한 오브젝트를 탐지하는 나머지 영역 탐지부
    를 더 포함하는 레이더 신호 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 나머지 영역 탐지부는,
    주파수 대역 통과 필터로 필터링한 레이더 비트 신호를 고속 주파수 변환하여 주파수 인덱스를 결정하는 고속 주파수 변환부; 및
    상기 주파수 인덱스를 거리로 변환하여 상기 나머지 영역에 위치한 오브젝트와 상기 송신 안테나 간의 거리를 측정하는 거리 측정부
    를 포함하는 레이더 신호 처리 장치.
KR1020140155163A 2014-11-10 2014-11-10 근접 영역의 오브젝트를 탐지하기 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법 KR20160055420A (ko)

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