KR20160112672A - 레이더 신호 처리장치 및 방법 - Google Patents

레이더 신호 처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이더 신호 처리장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 실시간 변경되는 가변 정보가 포함된 소정 구조의 레이더 신호를 송신하는 레이더 송신기와, 목표물에 의해 반사되는 상기 레이더 신호를 수신하는 레이더 수신기와, 상기 레이더 수신기가 수신한 레이더 신호가 상기 레이더 송신기가 송신한 레이더 신호인지를 판단하는 제어부, 및 상기 가변 정보를 실시간 제공하는 가변정보 제공부를 포함하여 구성된다. 그리고 레이더 신호는 '고유 ID 정보'와 레이더 송신기와 동기화되어 실시간으로 변경되는 신호인 '가변 정보'가 합쳐진 형태이다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 레이더 신호가 복제되는 것을 방지할 수 있음은 물론 자기 차량을 중심으로 주위의 차량 위치를 더 정확하게 분석할 수 있는 이점이 있다.

Description

레이더 신호 처리장치 및 방법{Apparatus for processing Radar signal and the method thereof}
본 발명은 레이더 신호 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기차량에서 송신된 레이더 신호의 복제를 방지하면서 그 차량에서 송신된 레이더 신호를 이용하여 주위의 차량 위치를 정확하게 확인할 수 있도록 한 레이더 신호 처리장치 및 방법에 관한 것이다.
최근의 자동차 공학기술과 IT 기술의 발전은 자동차에 편의성과 안정성 등을 계속해서 높은 수준으로 끌어올리고 있다. 소위 '스마트 카(smart car)', '인텔리전트 카(intelligent car)'라고 불리우는 차들이 등장하고, 이는 전방 충돌방지(Forward Collision Warning), 차선 이탈방지(Lane Ddeparture Warning), 비상 제동시스템(Advancd Emergency Braking System), 적응 순항 제어(Adaptive Cruise Control) 기능 등을 장착하고 있다.
이러한 기능들은 모두 다른 차량과의 거리나 전방/후방의 장애물들을 인식할 수 있는 센서를 필요로 하며, 일반적으로 레이더, 초음파, 라이더(lidar), 비디오 카메라 등이 차량에 장착되어 이루어진다.
그 중 다른 센싱 방식과 비교해 레이더는 더 정확한 거리와 속도의 측정, 눈이나 비가 오는 환경에서도 신뢰성 있는 시그널을 제공할 수 있다. 즉 레이더는 펄스 전파의 직진성, 반사성 등을 이용하여 어두운 밤이나 안개, 강우 속에서도 주위의 지형과 장애물, 목표물을 명확하게 파악할 수 있기 때문에, 선박, 항공기뿐만 아니라 기상관측용, 수색용 등에 널리 이용되고 있다.
레이더가 차량에 장착되는 경우에는 레이더 신호를 목표물을 향해 송신하고 목표물에서 반사된 신호를 수신하여 목표물의 거리, 방향, 및 속도 등을 측정할 수 있어 차량요 감지 센서로 많이 활용된다.
이에 근래에는 차량에 레이더 장치가 장착되는 경우가 많다.
그런데, 최근 이와 같은 레이더를 장착한 차량이 증가하면서 차량에 레이더에는 무수히 많은 간섭신호가 타깃 에코 신호(Target Echo Signal)와 혼합되어 수신된다. 이처럼 간섭신호가 혼합된 타깃 에코 신호는 차량 레이더 성능을 저하하게 하고, 심한 경우에는 타깃 정보의 변형과 레이더 장치에서 타깃을 놓치는 현상을 초래한다.
이처럼 레이더 신호에 간섭신호가 혼합된 경우 자신의 차량이 아닌 다른 차량에서 방사되는 레이더 신호를 수신하게 되는 문제도 발생한다. 즉 원칙적으로 자신의 차량에서 발생하는 레이더 신호는 목표물에서 반사된 후 자기 차량이 상기 레이더 신호를 다시 수신 받아야만 정상적인 상태로서, 오작동이 발생하지 않게 된다. 하지만, 상술한 바와 같이 많은 차량에 레이더 장치가 장착되며 이 경우 많은 레이더 장치는 동일한 레이더 신호를 발생하기 때문에, 경우에 따라서는 상기 동일한 레이더 신호로 인해 목표물을 정확하게 측정하지 못해 사고가 발생할 우려도 있다.
그렇기 때문에, 자기 차량에서 발생하는 레이더 신호를 확인하고 이를 통해 목표물의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 하는 레이더 장치에 대한 연구가 필요하다.
한국등록특허 10-0483275호(2005. 04. 06. 차량용 레이더 시스템)
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 목표물에서 수신되는 레이더 신호가 자기 차량에서 송신한 레이더 신호인지를 확인할 수 있도록 하는 레이더신호 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자기 차량에서 송신된 레이더 신호에 대한 복제 여부를 확인할 수 있도록 하는 레이더신호 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자신만의 레이더 신호를 이용하여 목표물의 위치를 더 정확하게 파악할 수 있도록 하는 레이더신호 처리장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 실시간 변경되는 가변 정보가 포함된 소정 구조의 레이더 신호를 송신하는 레이더 송신기; 목표물에 의해 반사되는 상기 레이더 신호를 수신하는 레이더 수신기; 상기 레이더 수신기가 수신한 레이더 신호가 상기 레이더 송신기가 송신한 레이더 신호인지를 판단하는 제어부; 및 상기 가변 정보를 실시간 제공하는 가변정보 제공부를 포함하는 레이더신호 처리장치를 제공한다.
상기 레이더 송신기가 송신하는 레이더 신호는, 상기 레이더 송신기의 고유 ID정보와 상기 가변 정보를 포함하여 구성되며, 상기 가변 정보는 상기 레이더 송신기의 동작과 동기화되어 레이더 신호가 송신될 때마다 실시간 제공된다.
상기 제어부는, 상기 고유 ID 정보 및 가변 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 레이더 수신기가 수신한 레이더 신호가 상기 레이더 송신기가 송신한 레이더 신호인지를 판단한다.
본 발명은 주위에 인접한 목표물의 위치를 표시하는 표시부를 더 포함하고,상기 제어부는 상기 가변 정보를 이용하여 파악된 목표물을 상기 표시부에 표시한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 레이더 송신기가 소정 구조의 레이더 신호를 송신하는 송신단계; 레이더 수신기가 장애물에 의해 반사되는 상기 레이더 신호를 수신하는 수신단계; 제어부가 반사된 상기 레이더 신호가 송신된 레이더 신호인지를 판단하는 판단단계; 및 상기 판단 결과, 상기 제어부는 자신이 송신한 레이더신호만을 이용하여 위치 파악된 목표물을 표시부에 표시하는 표시단계를 포함하는 레이더 신호 처리방법을 제공한다.
상기 송신단계에서는 상기 레이더 송신기의 고유 ID 정보와 가변정보 제공부가 실시간 제공하는 가변정보를 포함시켜 레이더 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
상기 판단단계는 상기 제어부가 상기 고유 ID 정보와 가변 정보 중 적어도 하나를 이용한다.
상기 제어부는 송신 레이더 신호에 포함된 가변정보와 반사되는 레이더 신호에 포함된 가변정보의 시차를 분석하여 상기 목표물의 위치를 파악한다.
이와 같은 본 발명에 따른 레이더 신호 처리장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 레이더 송신기가 레이더 신호의 포맷 구조를 고유 ID 정보와 가변 정보가 포함되게 구성하여 송신하고, 목표물(목표차량)에서 반사되는 레이더 신호의 포맷 구조를 확인하여 자신이 송신한 레이더 신호인지를 확인한다. 이 경우 고유 ID 정보와 가변 정보를 함께 참조하기 때문에 악의에 의해 레이더 신호가 복제되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 주위에 위치하는 목표물(목표 차량)의 위치를 자기 송신기가 송신한 레이더 신호만을 이용하여 분석하기 때문에 목표물의 위치를 더 정확하게 분석할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 처리장치를 나타낸 구성도
도 2는 레이더 송신기가 송신하는 레이더 신호의 포맷 구조
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 처리장치의 처리방법을 설명하는 흐름도
본 발명은 차량에 장착되어 소정 목표 차량을 향해 송신되고 반사되는 레이더신호가 자기차량에서 송신한 레이더 신호인지, 또한 상기 레이더 신호가 복제된 신호인지를 알 수 있도록 포맷 구조가 개선된 레이더 신호를 제공하는 것과, 상기 레이더 신호를 이용하여 목표 차량의 위치를 더 정확하게 파악할 수 있도록 하는 것을 기본적인 기술적 요지로 한다.
이하 본 발명에 의한 레이더 신호 처리장치 및 방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 처리장치를 나타낸 구성도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 레이더 신호 처리장치(100)는, 레이더 신호를 발생하는 레이더 송신기(110)가 구성된다. 레이더 송신기(110)는 차량의 전방, 후방, 측면 등의 적정 개소에 설치되어 밀리미터파/서브밀리미터파를 발사하는 기능을 한다. 상기 밀리미터파/서브밀리미터파는 대략 10m 내지 그 이상의 반경에서 움직이거나 정지해 있는 다른 차량이나 물체의 움직임을 감지할 수 있는 대역을 포함한다. 현재 70m부터 200m 범위 내의 물체 탐지를 위하여 76/77㎓ 대역의 밀리미터파 대역이 사용되고, 70m 범위 내의 물체를 탐지하기 위해서는 24㎓ 대역의 서브 밀리미터파 대역이 주로 사용된다.
레이더 송신기(110)가 송신하는 레이더 신호를 도 2에 도시된 구조를 제공한다.
즉, 레이더 신호는 레이더 송신기(110)의 고유 ID(Unique ID) 정보와, 가변 정보를 포함한다. 고유 ID는 레이더 신호 처리장치(즉, 레이더 송신기)(100)의 고유 일련번호를 말한다. 그래서 상기 고유 일련번호는 다른 레이더 신호 처리장치와 중복되지 않아야 한다. 그리고 가변 정보는 자신의 레이더 신호가 복제되는 것을 방지하도록 일련의 규칙에 의해 레이더 송신기(110)가 레이더 신호를 송신할 때 매번 새롭게 생성되는 정보를 말한다. 즉 비밀번호일 수 있다. 이러한 가변 정보는 상기 레이더 신호가 송신되는 시점마다 실시간 변경되면서 상기 고유 ID와 합쳐져서 송신된다. 따라서 레이더 신호가 100번 송신될 경우, 가변 정보는 모두 서로 다른 100개의 새로운 정보가 생성된다. 그리고 가변 정보는 모두 다를 수 있으나, 처리 속도를 향상시키기 위하여 일정 시간을 주기로 하여 미리 정해진 복수 개의 가변 정보가 반복되게 생성될 수 있다. 상기 일정 시간이라 함은 시간/일/월 단위로 구분하거나, 또는 차량이 1회 운행되는 시간을 기준으로 할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 레이더 송신기(110)에 상기 가변 정보를 제공하는 가변정보 제공부(120)가 구성된다. 가변정보 제공부(120)는, 상기한 바와 같이 레이더 송신기(110)의 동작과 동기화된 상태에서 무한 반복적으로 가변정보를 생성/제공하거나, 일정 시간단위를 주기로 하여 가변정보를 반복적으로 제공할 수 있다. 반복적으로 제공한다고 하지만, 차량 주행 중에 이전에 제공된 적이 있는 가변정보가 다시 제공되지는 않도록 셋팅되어야 할 것이다. 그리고 상기 가변정보 제공부(120)는 레이더 송신기(110)와 일체로 구성될 수 있거나, 또는 별도로 구성 가능하다.
레이더 송신기(110)에 의해 송신된 상기 '고유 ID + 가변 정보'로 구성된 레이더 신호가 차량 등에 의해 반사되는 반사신호를 수신하는 레이더 수신기(130)가 구성된다. 레이더 수신기(130)는 레이더 송신기(110)와 개수가 동일하거나 더 적게 구성할 수 있다. 즉, 레이더 송신기(110)가 송신한 레이더 신호가 모두 한꺼번에 목표차량에 도달하고 반사되어 되돌아오지는 않기 때문이다.
상기 레이더 수신기(130)를 통해 수신된 레이더 신호를 분석하는 제어부(140)가 구성된다. 제어부(140)는, 수신된 레이더 신호의 정보 중 고유 ID 및 가변 정보를 함께 이용하여 자신의 레이더 송신기(110)가 송신한 레이더 신호인지를 1차 확인한다. 즉 고유 ID 뿐만 아니라 실시간 제공되는 가변 정보를 함께 이용하기 때문에, 고유 ID를 복제한 신호라 하더라도 가변 정보가 상이할 수 있기 때문에, 비정상적인 레이더 신호를 확인할 수 있다. 즉 가변 정보는 복제가 불가능하다. 그리고 제어부(140)는 자신의 레이더 신호인 경우 상기 가변 정보를 이용하여 목표 차량의 위치를 2차로 파악한다. 즉 송신되는 가변 정보와 목표 차량에서 반사되는 가변 정보의 시차 정보를 분석하면 자기 차량을 중심으로 어느 방향 및 위치에 목표 차량이 있는지를 알 수 있다.
한편, 상기한 설명에서는 레이더 송신기(110)와 레이더 수신기(130)를 구분하여 설명하고 있다. 그러나, 레이더 송신기(110)와 레이더 수신기(130)를 하나의 센서 유닛으로 구성할 수도 있을 것이다. 즉 하나의 센서에 레이더 신호를 송신하고, 목표 차량에서 반사되는 레이더 신호를 수신할 수 있도록 구성 가능하다. 이렇게 구성되는 센서를 차량의 적정 개소에 다수 개 설치하는 것도 본 발명에 적용할 수 있다.
그리고 본 발명은 목표 차량의 위치를 표시하는 표시부(150) 및 자신의 차량과 목표 차량이 근접하게 될 경우 경고음을 출력하는 출력부(160) 등의 구성을 더 포함하고 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 처리장치의 처리방법을 설명하는 흐름도이다. 도 3을 통해 레이더 신호의 복제 방지 및 자신의 레이더 신호를 확인하고 목표 차량의 위치를 확인하는 일련의 과정을 살펴보기로 한다.
차량이 주행하게 되면, 레이더 신호 처리장치는 온(on) 동작한다(s100). 동작 여부는 차량의 시동 상태와 연계되어 자동 동작하거나 또는 운전자에 의해 수동으로 조작되어 수동 동작할 수 있다.
레이더 신호처리장치가 동작하면, 레이더 송신기(110)는 규칙적으로 레이더 신호를 송신한다(s102). 이때 레이더 송신기는 복 수개가 될 수 있으며, 이 경우 모든 레이더 송신기가 레이더 신호를 송신하게 된다. 송신되는 레이더 신호는 상술한 바와 같이 '고유 ID + 가변 정보'로 이루어져 있다. 그리고 상기 레이더 신호가 송신될 때 가변정보 제공부(120)는 실시간으로 가변 정보를 레이더 송신기(110)에 제공하게 된다. 따라서 모든 레이더 신호는 각각 다른 정보를 가지게 된다.
레이더 송신기(110)에서 송신되는 레이더 신호는 목표 차량에 도달하고, 그 목표 차량으로부터 레이더 신호는 반사된다(s104).
반사된 레이더 신호는 레이더 수신기(130)를 통해 제어부(140)로 전달된다(s106). 제어부(140)로 전달되는 레이더 신호는 원칙적으로 '고유 ID + 가변 정보'로 구성된 레이더 신호가 된다.
제어부(140)는 상기 '고유 ID + 가변 정보'로 구성된 레이더 신호가 전달되면, 상기 고유 ID 및 가변 정보 중 적어도 하나의 정보를 참조하여 자신이 송신한 레이더 신호인지를 판단한다(s108). 자신이 송신한 레이더 신호를 판단하는 이유는 주위의 인접된 차량에 장착된 다른 레이더 송신기들로부터 송신되는 레이더 신호들을 이용하여 자기 차량의 운행을 변경하면 사고가 발생할 수 있기 때문이다. 상기 판단과정에서는 우선 고유 ID 만으로 자신의 레이더 신호인지를 판단할 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는 고유 ID가 복제되어 전달될 수도 있기 때문에, 상기 가변정보를 함께 참조하는 것이 바람직하다. 상기 가변정보는 가변정보 제공부(120)가 레이더 송신기(110)와 동기화된 상태로 실시간 가변정보를 생성하여 제공되는 정보로서, 다른 레이더 신호처리 장치에서는 복제가 불가능하다.
상기 판단 결과, 제어부(140)는 자신이 송신한 레이더 신호인 경우 상기 자신의 레이더 신호만을 이용하여 주위 차량들의 위치를 분석 파악한다(s110). 이처럼 자신의 레이더 수신신호만을 이용할 경우 주위 차량의 위치를 더 정확하게 파악할 수 있다. 즉 차량 위치 분석에 사용되는 정보에는 다른 차량의 레이더 송신기가 송신한 레이더 신호가 전혀 포함되지 않기 때문이다.
이때 상기 주위 차량의 위치는 상기 가변정보를 이용하게 된다. 상기 가변정보는 가변정보 제공부(120)가 실시간 반영하여 제공하는 정보로서, 레이더 송신기(110)에서 송신된 시간과 목표 차량에서 반사되어 레이더 수신기(130)가 수신하는 시간의 시차를 분석하면 상기 목표 차량의 위치를 알 수 있다.
그리고 제어부(140)는 위치 파악된 차량 정보를 표시부(150)에 표시하여 운전자가 확인할 수 있도록 함은 물론, 다른 차량이 자기 차량에 근접하는 경우 출력부(160)를 통해 운전자에게 통보하도록 제어할 수도 있다.
한편, 상기 제108 단계의 판단단계에서 제어부(140)는 수신받은 복수의 레이더 신호들 중에서 다른 차량에 장착된 레이더 송신기에서 송신된 것으로 확인된 레이더 신호들은 모두 무시한다(s120). 즉, 인접 차량의 위치를 분석하는데 사용되지 않는다.
이와 같이 본 실시 예는 자신이 송신한 레이더 신호의 복제 가능성을 차단하면서, 차량에서 반사되는 레이더 신호들 중에서 자신의 레이더 신호들만을 판단하도록 하고, 아울러 자신이 송신한 레이더 신호만으로 주위 차량의 위치를 더 정확하게 파악할 수 있도록 구성됨을 기술적 요지로 제공한다.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
즉, 상기한 본 실시 예에서는 레이더 신호 처리장치가 차량에 장착되는 것으로 국한하여 설명하고 있지만, 본 발명은 차량 이외에 선박, 비행기 등 다른 운송 수단에도 적용할 수 있음은 당연하다.
110 : 레이더 송신기 120 : 가변정보 제공부
130 : 레이더 수신기 140 : 제어부
150 : 표시부 160 : 출력부

Claims (8)

  1. 실시간 변경되는 가변 정보가 포함된 소정 구조의 레이더 신호를 송신하는 레이더 송신기;
    목표물에 의해 반사되는 상기 레이더 신호를 수신하는 레이더 수신기;
    상기 레이더 수신기가 수신한 레이더 신호가 상기 레이더 송신기가 송신한 레이더 신호인지를 판단하는 제어부; 및
    상기 가변 정보를 실시간 제공하는 가변정보 제공부를 포함하는 레이더신호 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이더 송신기가 송신하는 레이더 신호는,
    상기 레이더 송신기의 고유 ID정보와 상기 가변 정보를 포함하여 구성되며,
    상기 가변 정보는 상기 레이더 송신기의 동작과 동기화되어 레이더 신호가 송신될 때마다 실시간 제공하는 것을 특징으로 하는 레이더신호 처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 고유 ID 정보 및 가변 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 레이더 수신기가 수신한 레이더 신호가 상기 레이더 송신기가 송신한 레이더 신호인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 레이더신호 처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    본 발명은 주위에 인접한 목표물의 위치를 표시하는 표시부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 가변 정보를 이용하여 파악된 목표물을 상기 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는 레이더신호 처리장치.
  5. 레이더 송신기가 소정 구조의 레이더 신호를 송신하는 송신단계;
    레이더 수신기가 장애물에 의해 반사되는 상기 레이더 신호를 수신하는 수신단계;
    제어부가 반사된 상기 레이더 신호가 송신된 레이더 신호인지를 판단하는 판단단계; 및
    상기 판단 결과, 상기 제어부는 자신이 송신한 레이더신호만을 이용하여 위치 파악된 목표물을 표시부에 표시하는 표시단계를 포함하는 레이더 신호 처리방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 송신단계에서는 상기 레이더 송신기의 고유 ID 정보와 가변정보 제공부가 실시간 제공하는 가변정보를 포함시켜 레이더 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 처리방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 판단단계는 상기 제어부가 상기 고유 ID 정보와 가변 정보 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 처리방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 송신 레이더 신호에 포함된 가변정보와 반사되는 레이더 신호에 포함된 가변정보의 시차를 분석하여 상기 목표물의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 처리방법.
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