KR20160072574A - Operation method of vehicle radar system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 레이더 시스템의 동작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널, 가드레일 및 건물 등과 같은 불필요한 연속된 클러터와 목표 표적으로부터 반사된 수신 신호에서 목표 표적을 추출하기 용이한 차량용 레이더 시스템의 동작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of operating a radar system for a vehicle and, more particularly, to a method for operating a radar system for a vehicle, And to a method of operation.
레이더는 목표물의 거리, 속도 및 각도 등의 정보를 알아 낼 수 있는 장치이다. A radar is a device that can detect information such as distance, speed and angle of a target.
레이더의 송신 안테나를 통해 전자기파 신호를 방사하여 목표물에서 반사되어 돌아오는 신호를 수신 안테나로 부터 수신하고, 이 수신된 신호를 이용하여 목표물의 정보를 알아 낼 수 있다. The electromagnetic wave signal is radiated through the transmission antenna of the radar, and a signal reflected from the target and returned is received from the reception antenna, and the information of the target can be obtained using the received signal.
레이더 기술은 군사 및 항공 분야로 부터 발전되어 왔으나, 최근 차량 사고 위험을 미리 경고하고 능동적으로 예방 및 회피하기 위한 기술로 자동차에 응용되고 있다. 차량용 레이더 환경에서는 터널, 가드레일 및 건물 등과 같은 원치 않는 연속된 클러터 신호에 의해 목표물의 정보를 알아내는데 어려움이 있다.Radar technology has been developed from the military and aeronautical fields, but has recently been applied to automobiles as a technology for warning and actively preventing and avoiding the risk of vehicle accidents. In automotive radar environments, it is difficult to find information on targets by unwanted continuous clutter signals such as tunnels, guard rails, and buildings.
최근들어, 차량용 레이더에서 수신 신호에서 클러터 신호와 원하는 목표 신호를 강건하게 분리할 수 있도록 하기 위한 연구가 진행 중에 있다.In recent years, research is underway to robustly separate the clutter signal and the desired target signal from the received signal in the vehicle radar.
본 발명의 목적은, 터널, 가드레일 및 건물 등과 같은 불필요한 연속된 클러터와 목표 표적으로부터 반사된 수신 신호에서 목표 표적을 추출하기 용이한 차량용 레이더 시스템의 동작방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide an operation method of a radar system for a vehicle which is capable of easily extracting a target target from an unnecessary continuous clutter such as a tunnel, a guardrail and a building, and a received signal reflected from a target target.
본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템의 동작방법은, 다중 표적으로부터 반사된 수신 신호를 수신하는 단계, 상기 수신 신호를 기반으로 상기 다중 표적의 거리 및 속도에 대한 표적 데이터를 산출 및 저장하는 단계, 상기 표적 데이터를 설정 횟수만큼 누적 산출한 누적 평균값에 설정된 스켈링 인자(scaling factor)를 곱하여 누적일정오경보확률값을 산출 및 저장하는 단계 및 상기 표적 데이터와 상기 누적일정오경보확률값을 비교하여, 상기 다중 표적 중 클러터를 제외한 목표 표적에 대응하는 데이터를 추출하여, 상기 목표 표적을 추적하는 단계를 포함한다.A method of operating a radar system for a vehicle according to the present invention includes the steps of receiving a received signal reflected from multiple targets, calculating and storing target data for the distance and velocity of the multiple target based on the received signal, Calculating and storing a cumulative fixed false alarm probability value by multiplying the cumulative average value of the data by a predetermined number of times by a scaling factor set for the set number of times and comparing the target data with the cumulative constant differential false alarm probability value, Extracting data corresponding to the target target excluding the target, and tracking the target.
본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템의 동작방법은, 상기 수신 단계 이전에, 차량의 전후 및 측방으로 송신 신호를 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 표적 데이터 산출 및 저장 단계는, 상기 송신 및 상기 수신 신호 사이의 신호시간차 및 상기 수신 신호의 신호 크기에 따라 상기 표적 데이터를 산출 및 저장한다.The method of operating a radar system for a vehicle according to the present invention may further comprise transmitting a transmission signal to the front, rear, and side of the vehicle before the reception step, wherein the target data calculation and storage step comprises: And the signal size of the received signal, and stores and stores the target data.
상기 추적 단계는, 상기 표적 데이터 중 상기 누적일정오경보확률값 보다 큰 데이터를 상기 목표 표적으로 판단 추출한다.The tracking step determines and extracts data of the target data larger than the cumulative fixed false alarm probability value as the target target.
상기 추적 단계는, 상기 표적 데이터 중 상기 누적일정오경보확률값 보다 낮은 데이터를 상기 클러터로 판단하여 제거한다.The tracking step determines, by the clutter, data that is lower than the cumulative fixed false alarm probability value among the target data and removes it.
본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템의 동작방법은, 수신 신호에서 산출 저장된 표적 데이터를 설정 횟수만큼 누적한 누적 평균값을 기반으로 산출된 누적일정오경보확률값과 표적 데이터를 비교함으로써, 수신 신호에 포함된 클러터 및 목표 표적을 분리하며, 목표 표적을 추적하기 용이한 이점이 있다.A method for operating a radar system for a vehicle according to the present invention includes comparing a cumulative fixed false alarm probability value calculated based on a cumulative average value obtained by accumulating target data calculated and stored in a received signal by a predetermined number of times with target data, And the target target, and has an advantage in that it is easy to track the target target.
또한, 본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템의 동작방법은, 목표 표적을 추출함에 있어서 연산 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.Further, the operating method of the radar system for a vehicle according to the present invention has an advantage that the calculation time can be shortened in extracting the target target.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템의 제어 구성을 나타낸 제어블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템에서 수신한 수신 신호에서 목표 표적을 추출하기 위한 일 예를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템의 동작방법을 나타낸 순서도이다.1 is a control block diagram showing a control configuration of a radar system for a vehicle according to the present invention.
2 and 3 are views illustrating an example of extracting a target target from a received signal in a radar system for a vehicle according to the present invention.
4 is a flowchart showing an operation method of a radar system for a vehicle according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템의 제어 구성을 나타낸 제어블록도 및 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템에서 수신한 수신 신호에서 목표 표적을 추출하기 위한 일 예를 나타낸 도이다.FIG. 1 is a control block diagram showing a control configuration of a radar system for a vehicle according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining an example of extracting a target target from a received signal in a radar system for a vehicle according to the present invention .
도 1을 참조하면, 차량용 레이더 시스템은 송신 안테나(110), 수신 안테나(120) 및 제어모듈(130)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a vehicular radar system may include a
송신 안테나(110)는 차량의 전방 및 측방 중 적어도 한 방향으로 레이더 신호를 방사할 수 있다.The transmitting
여기서, 수신 안테나(120)는 방사된 상기 레이더 신호 중 표적으로부터 반사된 레이더 신호를 수신하여, 제어모듈(130)로 전달할 수 있다.Here, the receiving
제어모듈(130)은 상기 수신 신호를 신호처리하여, 표적 데이터를 산출하는 신호처리부(140) 및 상기 표적 데이터를 기반으로 상기 표적을 추적하는 표적 추적부(150)를 포함할 수 있다.The
여기서, 신호처리부(140)는 상기 수신 신호를 시간 도메인에서 윈도우(window)를 취하고, 이를 고속푸리에변환(FFT)하여 주파수 성분으로 분리한다.Here, the
이후, 신호처리부(140)는 상기 주파수 성분으로 분리된 신호를 디지털 빔포밍(DBF)으로 빔을 조향하고, 조향된 신호에서 표적 탐지정보에 해당되는 신호를 구분하기 위하여 CFAR, Peak Detection, RV-Pairing을 거친 후 상기 표적 데이터를 생성할 수 있다.The
표적추적부(150)는 신호처리부(140)에서 생성된 상기 표적 데이터를 기반으로 상기 표적을 추적할 수 있다.The
이때, 신호처리부(140)는 CFAR 검파를 수행하는 경우, 저장된 상기 표적 데이터를 설정 횟수(K번) 만큼 누적 하여 누적 평균값을 산출하고, 상기 누적 평균값에 설정된 스켈링 인자(scaling factor)를 곱하여 누적일정오경보확률값을 산출 및 저장한다.At this time, when the CFAR detection is performed, the
신호처리부(140)는 CFAR 검파에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.The
우선, 도 2는 다중 표적으로부터 수신된 수신 신호에 대한 표적 데이터를 나타내며, 제1 내지 제5 표적 데이터(m=1, 2, 3, 4, 5)를 나타내며, 누적일정오경보확률값과 제1 내지 제4 표적 데이터(m=1, 2, 3, 4, 5) 중 어느 하나와 비교한 것을 나타낸다.First, FIG. 2 shows target data for a received signal received from multiple targets, and shows first to fifth target data (m = 1, 2, 3, 4, 5) And the fourth target data (m = 1, 2, 3, 4, 5).
이때, 제1 내지 제5 표적 데이터(m=1, 2, 3, 4, 5)는 x축이 Frequency Bin을 나타내며, y축이 수신 신호의 신호 크기를 나타낸다.In this case, the first to fifth target data (m = 1, 2, 3, 4, and 5) represent the frequency bin on the x axis and the signal size of the received signal on the y axis.
[수학식 1]은 신호처리부(140)에서 DBF된 FFT 신호를 표현한 수학식이다.Equation (1) is a mathematical expression for expressing the FFT signal DBF in the
여기서, An은 누적 평균값, e(-j(Θn))은 누적평균위상, E(n,m)은 순시변동값, δ(w0-wt))은 Frequency bin 위치 및 e-fΦ(n,m)은 순시변동위상을 나타낸다.Here, An is the cumulative average value, e (-j (Θn)) is the cumulative average phase, E (n, m) is the instantaneous variation, δ (w 0 -w t) ) is Frequency bin location and -fΦ e (n , m) represents the instantaneous fluctuation phase.
상기 누적 평균값 및 누적평균위상은 n번째 Frequency Bin이 설정 횟수(K번), 즉 제1 내지 제5 표적 데이터(m=1, 2, 3, 4, 5)를 반복 누적했을때, 평균값 및 평균위상을 나타내며, 상기 수신 신호 내에 연속된 클러터(e.g. 터널, 가드레일 등)의 경우 구조물의 특성 크기를 나타내며, 비연속된 목표 표적(차량)의 경우 노이즈 레벨과 유사한 크기의 특성을 갖는다.The cumulative average value and the cumulative average phase are obtained by multiplying the average value and the average value by the nth Frequency Bin when the set number of times (K times), i.e., the first to fifth target data (m = 1, 2, 3, 4, (Eg, tunnels, guard rails, etc.) that are continuous in the received signal, and have characteristics similar in size to the noise level in the case of a discontinuous target (vehicle).
상기 순시변동값은 n번째 Frequency Bin에서 수신된 상기 수신 신호의 순시변동크기를 나타내며, 통계적으로는 균등분포를 갖는다. 만약, 누적된 설정 횟수가 충분히 반복 되었을때 순시변동값의 누적 평균은 0으로 수렴한다.The instantaneous fluctuation value represents an instantaneous fluctuation magnitude of the received signal received in the n-th Frequency Bin, and statistically has an even distribution. If the cumulative set number of times is sufficiently repeated, the cumulative average of the instantaneous variation values converges to zero.
상기 Frequency bin 위치는 상기 수신 신호의 거리 및 속도를 나타내며, 가드레일이나 터널과 같이 연속된 클러터들은 특정 범위에 걸쳐 연속적인 신호가 나타나는 특성을 갖는다.The frequency bin position indicates a distance and a velocity of the received signal, and continuous clusters such as a guardrail and a tunnel have a characteristic in which a continuous signal appears over a specific range.
상기 순시변동위상은 n번째 Frequency Bin에서 상기 수신 신호의 순시 위상을 나타내며, 통계적으로는 정규분포를 갖는다. 누적된 설정 횟수(K)가 충분히 반복 되었을때 순시변동값의 누적 평균은 0으로 수렴한다.The instantaneous fluctuation phase represents an instantaneous phase of the received signal in an n-th Frequency Bin, and statically has a normal distribution. When the cumulative set number of times K is sufficiently repeated, the cumulative average of the instantaneous variation values converges to zero.
연속되는 클러터 환경(e.g. 터널,가드레일)에서 DBF된 FFT신호, 즉 [수학식 1]에 따라 설정 횟수(K) 만큼 누적평균을 취할 경우, 연속된 클러터 환경의 특성을 갖는 신호를 추출할 수 있다.When a cumulative average is taken by the set number of times (K) according to the DBF FFT signal in the successive clutter environments (eg, tunnels and guard rails), [Equation 1], signals having the characteristics of a continuous clutter environment are extracted can do.
즉, 누적 평균은 후술하는 [수학식 2]에 의해 산출될 수 있다.That is, the cumulative average can be calculated by the following equation (2).
즉, [수학식 2]에 [수학식 1]을 대입하는 경우, 누적 평균값을 산출할 수 있다.That is, when [Equation 1] is substituted into [Equation 2], the cumulative average value can be calculated.
후술하는 [수학식 3]은 [수학식 2]에서 산출된 누적 평균값에 스캘링 인자를 곱하여 연속된 클러터 환경과 차량 타겟 신호를 분리 해 낼 수 있는 KA-CFAR를 구할 수 있음을 표현 한 것이다.Equation (3) below expresses that KA-CFAR can be obtained by multiplying the cumulative average value calculated in Equation (2) by a scaling factor to separate the clutter environment from the vehicle target signal .
따라서, [수학식 3]을 적용하면, 연속된 클러터(터널, 가드레일 등)신호들과 표적 데이터를 강건하게 분리 해 낼 수 있는 누적일정오경보확률값(pa)과 제1 내지 제5 표적 데이터(m=1, 2, 3, 4, 5) 중 어느 하나를 비교하여, 목표 표적(P)과 클러터(C)를 분리해낼 수 있다. Accordingly, by applying Equation (3), the cumulative fixed false alarm probability value pa that can robustly separate the signals of the successive clutter (tunnel, guardrail, etc.) and the target data, and the first to fifth target data it is possible to separate the target P and the clutter C by comparing any one of m (m = 1, 2, 3, 4, 5).
여기서, 도 3은 누적일정오경보확률값과 제1 내지 제5 표적 데이터 중 어느 하나를 비교하여, 수신 신호에서 목표 표적과 클러터를 분리하는 것을 나타낸 도이다.Here, FIG. 3 is a diagram showing how the cumulative fixed false alarm probability value is compared with any one of the first to fifth target data to separate the target target from the clutter in the received signal.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 레이더 시스템의 동작방법을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart showing an operation method of a radar system for a vehicle according to the present invention.
도 4를 참조하면, 차량용 레이더 시스템은 차량의 전후 및 측방 중 적어도 일 방으로 송신 신호를 송신하고(S110), 다중 표적으로부터 반사된 수신 신호를 수신한다(S120).Referring to FIG. 4, a vehicle radar system transmits a transmission signal to at least one of front, rear, and side of a vehicle (S110), and receives a reception signal reflected from multiple targets (S120).
차량용 레이더 시스템은 상기 수신 신호를 기반으로 상기 다중 표적의 거리 및 속도에 대한 표적 데이터를 산출 및 저장한다(S130).The vehicle radar system calculates and stores target data for the distance and speed of the multiple target based on the received signal (S130).
차량용 레이더 시스템은 상기 표적 데이터를 설정 횟수만큼 누적 산출한 누적 평균값에 설정된 스켈링 인자(scaling factor)를 곱하여 누적일정오경보확률값을 산출 및 저장한다(S140).The vehicle radar system calculates and stores a cumulative fixed false alarm probability value by multiplying the cumulative average value of the target data by a predetermined number of times with a scaling factor set in S140.
차량용 레이더 시스템은 상기 표적 데이터와 상기 누적일정오경보확률값을 비교하여, 상기 다중 표적 중 클러터를 제외한 목표 표적에 대응하는 데이터를 추출하여, 상기 목표 표적을 추적한다(S150).The vehicle radar system compares the target data with the cumulative fixed false alarm probability value, and extracts data corresponding to the target target excluding the clutter among the multiple targets and tracks the target target (S150).
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (5)
상기 수신 신호를 기반으로 상기 다중 표적의 거리 및 속도에 대한 표적 데이터를 산출 및 저장하는 단계;
상기 표적 데이터를 설정 횟수만큼 누적 산출한 누적 평균값에 설정된 스켈링 인자(scaling factor)를 곱하여 누적일정오경보확률값을 산출 및 저장하는 단계; 및
상기 표적 데이터와 상기 누적일정오경보확률값을 비교하여, 상기 다중 표적 중 클러터를 제외한 목표 표적에 대응하는 데이터를 추출하여, 상기 목표 표적을 추적하는 단계;를 포함하는 차량용 레이더 시스템의 동작방법.Receiving a reflected signal from multiple targets;
Calculating and storing target data for distance and speed of the multiple targets based on the received signal;
Calculating and storing a cumulative fixed false alarm probability value by multiplying a cumulative average value obtained by cumulatively calculating the target data by a predetermined number of times by a scaling factor; And
Comparing the target data with the cumulative fixed false alarm probability value to extract data corresponding to a target target excluding the clutter among the multiple targets and tracking the target target.
상기 수신 단계 이전에,
차량의 전후 및 측방으로 송신 신호를 송신하는 단계;를 더 포함하고,
상기 표적 데이터 산출 및 저장 단계는,
상기 송신 및 상기 수신 신호 사이의 신호시간차 및 상기 수신 신호의 신호 크기에 따라 상기 표적 데이터를 산출 및 저장하는 차량용 레이더 시스템의 동작방법.The method according to claim 1,
Before the receiving step,
Transmitting a transmission signal to front, rear, and side of the vehicle,
The step of calculating and storing the target data comprises:
And calculating and storing the target data according to a signal time difference between the transmission and the reception signal and a signal size of the reception signal.
상기 누적일정오경보확률값은,
하기의 [수학식]에 의해 산출하는 차량용 레이더 시스템의 동작방법;
[수학식]
누적일정오경보확률값 = 누적평균값 * 스캘링 인자The method according to claim 1,
Wherein the cumulative fixed false alarm probability value
An operation method of a radar system for a vehicle, which is calculated by the following formula;
[Mathematical Expression]
Cumulative schedule false alarm probability value = cumulative mean value * scaling factor
상기 추적 단계는,
상기 표적 데이터 중 상기 누적일정오경보확률값 보다 큰 데이터를 상기 목표 표적으로 판단 추출하는 차량용 레이더 시스템의 동작방법.The method according to claim 1,
Wherein the tracking step comprises:
And data of the target data larger than the cumulative fixed false alarm probability value is determined and extracted as the target target.
상기 추적 단계는,
상기 표적 데이터 중 상기 누적일정오경보확률값 보다 낮은 데이터를 상기 클러터로 판단하여 제거하는 차량용 레이더 시스템의 동작방법.
The method according to claim 1,
Wherein the tracking step comprises:
And the data smaller than the cumulative fixed false alarm probability value among the target data is judged as the clutter and removed.
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