KR20160083276A

KR20160083276A - 차량 위치 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20160083276A
Application number: KR1020140193861A
Authority: KR
Inventors: 김재호
Original assignee: (주)노바코스
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-07-12
Also published as: WO2016108406A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치는 레이더 신호를 수신하는 수신부, 레이더 신호를 디지털 신호로 변환하는 AC/DC 변환부, 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ이 되도록 0에 상응하는 신호를 디지털 신호에 추가하는 제로 패딩(Zero padding)을 수행하는 제로 패딩 처리부, 디지털 신호에 고속 퓨리에 변환을 적용하여 변환 신호를 생성하는 FFT 처리부 및 변환 신호의 피크(peak)에 상응하는 지점을 차량 위치로 검출하는 차량 위치 검출부를 포함할 수 있다.

Description

차량 위치 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING POSITION OF CAR}

본 발명은 레이더 신호로부터 차량의 위치를 검출하는 기술에 관한 것이다.

교통 상황을 파악하기 위해서는 상시 설치된 레이더에서 생성된 레이더 신호를 분석하여 도로 상 차량의 위치를 파악하는 기술이 요구된다.

하지만, 빠르게 이동하는 차량 위치를 레이더 신호에서 검출하기 위해서는 짧은 연산 시간 동안 차량의 위치를 검출할 필요가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 계산 복잡도가 낮은 차량 위치 검출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 레이더 신호를 수신하는 수신부; 상기 레이더 신호를 디지털 신호로 변환하는 AC/DC 변환부; 상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ이 되도록 0에 상응하는 신호를 상기 디지털 신호에 추가하는 제로 패딩(Zero padding)을 수행하는 제로 패딩 처리부; 상기 디지털 신호에 고속 퓨리에 변환을 적용하여 변환 신호를 생성하는 FFT 처리부; 및 상기 변환 신호의 피크(peak)에 상응하는 지점을 차량 위치로 검출하는 차량 위치 검출부를 포함하는 차량 위치 검출 장치가 제공된다.

상기 제로 패딩 처리부는, 상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ(이 때, n은 1 이상의 자연수)이 아닌 경우만, 상기 제로 패딩을 수행할 수 있다.

상기 차량 위치 검출 장치는 상기 디지털 신호에 미리 지정된 윈도우 함수를 적용하는 윈도우 함수 처리부를 더 포함할 수 있다.

상기 윈도우 함수는 Gaussian, Hamming 및Hanning 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량 위치 검출 장치가 차량 위치를 검출하는 방법에 있어서, 레이더 신호를 수신하는 단계; 상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ이 되도록 0에 상응하는 신호를 상기 디지털 신호에 추가하는 제로 패딩(Zero padding)을 수행하는 단계; 상기 디지털 신호에 고속 퓨리에 변환을 적용하여 변환 신호를 생성하는 단계; 및 상기 변환 신호의 피크(peak)에 상응하는 지점을 차량 위치로 검출하는 단계를 포함하는 차량 위치 검출 방법이 제공된다.

상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ이 되도록 0에 상응하는 신호를 상기 디지털 신호에 추가하는 제로 패딩(Zero padding)을 수행하는 단계는, 상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ(이 때, n은 1 이상의 자연수)이 아닌 경우만, 상기 제로 패딩을 수행하는 단계일 수 있다.

상기 차량 위치 검출 방법은 상기 디지털 신호에 미리 지정된 윈도우 함수를 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상의 각 프레임에 나타난 차량의 위치를 빠르고 정확하게 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 차량 위치를 검출하는 방법을 예시한 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 FFT를 적용한 결과를 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 윈도우 함수를 적용함에 따라 변환 신호의 형태가 변화하는 것을 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치에 입력되는 영상과 윈도우 함수가 적용되지 않았을 경우의 변환 신호를 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 각 윈도우 함수를 적용하였을 경우의 변환 신호를 예시한 도면.
도 7은 본 발명은 일반적인 FFT만을 적용하여 차량의 위치를 검출한 결과를 예시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 차량의 위치를 검출한 결과를 예시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소로 신호를 “전송한다”로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되어 신호를 전송할 수 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 신호를 전송할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치를 예시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치는 수신부(110), A/D 컨버터(120), 제로 패딩 처리부(130), 윈도우 함수 처리부(140), FFT 처리부(150) 및 차량 위치 검출부(160)를 포함한다.

수신부(110)는 레이더(미도시)와 연결되어 레이더가 생성한 레이더 신호를 수신한다. 수신부(110)는 레이더 신호를 A/D 컨버터(120)로 전송한다.

A/D 컨버터(120)는 레이더 신호를 디지털 신호로 변환한다. A/D 컨버터(120)는 디지털 신호를 제로 패딩 처리부(130)로 전송한다.

제로 패딩 처리부(130)는 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ(이 때, n은 1 이상의 자연수)이 아닌 경우, 샘플 수가 2ⁿ이 되도록 0에 상응하는 신호를 디지털 신호에 추가하는 제로 패딩(Zero padding)을 수행한다. 예를 들어, 제로 패딩 처리부(130)는 디지털 신호의 샘플 수가 7일 경우, 시간 도메인 상 디지털 신호 후단에 미리 지정된 샘플 주기만큼 0에 해당하는 신호를 추가할 수 있다. 제로 패딩 처리부(130)는 제로 패딩된 디지털 신호를 윈도우 함수 처리부(140)로 전송한다. 이 때, 제로 패딩 처리부(130)는 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ(이 때, n은 1 이상의 자연수)인 경우, 해당 디지털 신호를 별도의 제로 패딩 없이 윈도우 함수 처리부(140)로 전송할 수 있다.

윈도우 함수 처리부(140)는 디지털 신호에 대해 윈도우 함수(window fuction)을 적용한다. 이 때, 윈도우 함수는 공지된 Blackman, Chebyshev, Gaussian, Hamming, Hanning, Kaiser 중 어느 하나일 수 있다. 윈도우 함수 처리부(140)는 윈도우 함수가 처리된 디지털 신호를 FFT 처리부(150)로 전송한다.

FFT 처리부(150)는 디지털 신호에 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier transform)을 적용하여 변환 신호를 생성한다. FFT 처리부(150)는 변환 신호를 차량 위치 검출부(160)로 전송한다.

차량 위치 검출부(160)는 변환 신호에서 피크(peak)를 검출하고, 피크 에 상응하는 지점을 차량 위치로 검출한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 차량 위치를 검출하는 방법을 예시한 순서도이다.

도 2를 참조하면, 단계 210에서 차량 위치 검출 장치가 레이더 신호를 수신한다.

단계 220에서 차량 위치 검출 장치는 레이더 신호를 디지털 신호로 변환한다.

단계 230에서 차량 위치 검출 장치는 디지털 신호에 대한 제로 패딩을 수행한다. 예를 들어, 차량 위치 검출 장치는 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ(이 때, n은 1 이상의 자연수)이 아닌 경우, 샘플 수가 2ⁿ이 되도록 0에 상응하는 신호를 디지털 신호에 추가하는 제로 패딩(Zero padding)을 수행할 수 있다. 이 때, 차량 위치 검출 장치는 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ(이 때, n은 1 이상의 자연수)인 경우, 해당 디지털 신호를 별도의 제로 패딩을 수행하지 않는다.

단계 240에서 차량 위치 검출 장치는 디지털 신호에 대한 윈도우 함수를 적용한다. 이 때, 윈도우 함수는 공지된 Blackman, Chebyshev, Gaussian, Hamming, Hanning, Kaiser 중 어느 하나일 수 있다

단계 250에서 차량 위치 검출 장치는 디지털 신호에 대해 FFT를 적용하여 변환 신호를 생성한다.

단계 260에서 차량 위치 검출 장치는 변환 신호의 피크(peak)를 검출하고, 피크 에 상응하는 지점을 차량 위치로 검출한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 FFT를 적용한 결과를 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 차량 위치 검출 장치는 FFT에 대해 다양한 FFT 포인트 수를 적용하도록 제로 패딩을 수행할 수 있으며, 1024, 2048, 4096 포인트 수에 따른 변환 신호의 형태는 도 3과 같이 도출될 수 있다. 차량 위치 검출 장치는 사용자에 의해 미리 지정된 FFT 포인트 수에 따라 제로 패딩 및 FFT를 적용하여 상황에 따라서, 적절한 분해능을 제공하고 적은 신호처리 연산을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 윈도우 함수를 적용함에 따라 변환 신호의 형태가 변화하는 것을 예시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치에 입력되는 영상과 윈도우 함수가 적용되지 않았을 경우의 변환 신호를 예시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 각 윈도우 함수를 적용하였을 경우의 변환 신호를 예시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 차량 위치 검출 장치는 디지털 신호(410)에 윈도우 함수를 적용하여 신호의 왜곡이 제거된 디지털 신호(420)를 생성할 수 있다. 따라서, 디지털 신호(410)에 바로 FFT를 적용한 변환 신호(430)에 비해 본 발명에서 제안한 윈도우 함수를 적용한 디지털 신호(420)에 상응하는 변환 신호(440)가 더 정확하게 고주파 영역이 구분되도록 할 수 있다.

도 5 의 디지털 신호에 대해 윈도우 함수가 적용되지 않은 경우에 비해, 도 6과 같이 윈도우 함수가 적용되는 경우, 주파수 분해가 윈도우 함수가 적용되지 않은 경우에 비해 잘 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 6과 같이 차량을 검출하는 경우에 blackman, chebyshev, Kaiser 윈도우 함수는 주파수가 충분히 분해되지 않거나 근거리 DC 잡음이 충분히 감쇄되지 않는 점이 존재하여, 바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치는 Gaussian, Hamming 및Hanning 중 어느 하나에 따라 윈도우 함수를 적용할 수 있다.

도 7은 본 발명은 일반적인 FFT만을 적용하여 차량의 위치를 검출한 결과를 예시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치가 차량의 위치를 검출한 결과를 예시한 도면이다.

도 7과 같이 일반적인 FFT만을 적용하였을 경우에는 영상과 같은 상황에서 2대의 차량만이 검출되는 반면, 도 8과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치는 7대의 차량을 검출할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 검출 장치는 제로 패딩 및 윈도우 함수를 이용하여 정확하면서 복잡도가 높지 않은 차량 위치 검출을 수행할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 전술한 실시 예 외의 많은 실시 예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

레이더 신호를 수신하는 수신부;
상기 레이더 신호를 디지털 신호로 변환하는 AC/DC 변환부;
상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ이 되도록 0에 상응하는 신호를 상기 디지털 신호에 추가하는 제로 패딩(Zero padding)을 수행하는 제로 패딩 처리부;
상기 디지털 신호에 고속 퓨리에 변환을 적용하여 변환 신호를 생성하는 FFT 처리부; 및
상기 변환 신호의 피크(peak)에 상응하는 지점을 차량 위치로 검출하는 차량 위치 검출부
를 포함하는 차량 위치 검출 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제로 패딩 처리부는,
상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ(이 때, n은 1 이상의 자연수)이 아닌 경우만, 상기 제로 패딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 검출 장치.
제1 항에 있어서,
상기 디지털 신호에 미리 지정된 윈도우 함수를 적용하는 윈도우 함수 처리부
를 더 포함하는 차량 위치 검출 장치.
제3 항에 있어서,
상기 윈도우 함수는 Gaussian, Hamming 및Hanning 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량 위치 검출 장치.
차량 위치 검출 장치가 차량 위치를 검출하는 방법에 있어서,
레이더 신호를 수신하는 단계;
상기 레이더 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;
상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ이 되도록 0에 상응하는 신호를 상기 디지털 신호에 추가하는 제로 패딩(Zero padding)을 수행하는 단계;
상기 디지털 신호에 고속 퓨리에 변환을 적용하여 변환 신호를 생성하는 단계; 및
상기 변환 신호의 피크(peak)에 상응하는 지점을 차량 위치로 검출하는 단계
를 포함하는 차량 위치 검출 방법.
제5 항에 있어서,
상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ이 되도록 0에 상응하는 신호를 상기 디지털 신호에 추가하는 제로 패딩(Zero padding)을 수행하는 단계는,
상기 디지털 신호의 샘플 수가 2ⁿ(이 때, n은 1 이상의 자연수)이 아닌 경우만, 상기 제로 패딩을 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는 차량 위치 검출 방법.
제1 항에 있어서,
상기 디지털 신호에 미리 지정된 윈도우 함수를 적용하는 단계
를 더 포함하는 차량 위치 검출 방법.
제7 항에 있어서,
상기 윈도우 함수는 Gaussian, Hamming 및Hanning 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량 위치 검출 방법.