KR20170016200A - 차량용 레이더 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량용 레이더 및 그 제어 방법 Download PDF

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박병권
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 레이더 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더는, 무-지향성의 제1 송신 신호를 송출하는 근거리 송신 안테나 및 지향성의 제2 송신 신호를 송출하는 원거리 송신 안테나를 포함하는 송신 채널; 상기 제1 및 제2 송신 신호 중 적어도 어느 하나가 장애물에 의해 반사된 수신 신호를 수신하는 적어도 둘 이상의 수신 안테나를 포함하는 수신 채널; 및 상기 차량의 속도를 기초로, 상기 원거리 송신 안테나와 상기 근거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 조절하고, 상기 수신 신호를 기초로, 상기 장애물에 대한 검출 결과를 획득하며, 상기 검출 결과를 기초로, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호 중 적어도 어느 하나의 파형을 조절하는 제어부;를 포함한다.

Description

차량용 레이더 및 그 제어 방법{RADAR FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 차량용 레이더 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원거리용 안테나와 근거리용 안테나의 사용 빈도를 차량의 상황에 따라 적응적으로 조절하는 차량용 레이더 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
레이더란, 전자기파를 오브젝트에 발사시킨 후 그 오브젝트에서 반사되는 전자기파를 수신하여, 오브젝트와의 거리, 방향, 속도, 고도 등을 검출하는 장치를 의미한다.
한편, 운전자의 안전을 도모하기 위한 목적으로 차량용 레이더가 개발된바, 이러한 차량용 레이더는 일반적으로 기판형 안테나를 적용한 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)의 구조로 제작된다.
구체적으로, 송신용 MMIC, 수신용 MMIC, 신호 발생용 MMIC가 차량용 레이더에 포함될 수 있으며, 이 중 신호 발생용 MMIC는 약 77GHz의 주파수 신호를 생성하고, 이를 송신용 MMIC가 오브젝트 검출을 위한 범위에 송출하며, 송출된 신호를 수신용 MMIC가 수신하는 원리를 통해 동작한다.
또한, 최근에는 송신용 MMIC, 수신용 MMIC alc 신호 발생용 MMIC를 하나의 MMIC로 통합하는 추세에 있으며, 향후에는 아날로그 형태의 주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 및 변환된 디지털 신호를 처리하여 오브젝트에 대한 정보를 계산하는 프로세서까지 하나의 MMIC에 통합한 ROC(Radar On Chip)의 활용이 증가할 것으로 예상된다.
도 1 및 도 2는 근거리용 빔 패턴과 원거리용 빔 패턴 간의 차이 및 그에 따른 검출 결과를 비교 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 1에 도시된 근거리용 빔 패턴과 원거리용 빔 패턴 각각의 에너지 합이 동일하다고 가정할 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 근거리용 빔 패턴은 원거리용 빔 패턴보다 넓은 FOV(Field Of View)를 가지는 반면, 원거리용 빔 패턴은 근거리용 빔 패턴보다 더 긴 최대 탐지 거리를 가지는 것을 확인할 수 있다.
일반적으로 송신 채널과 수신 채널이 각각 2개와 4개인 형태의 차량용 레이더가 가장 많이 제작되고 있다. 원거리와 근거리 모두에 대한 오브젝트 검출 성능을 향상시키기 위해, 송신 채널과 수신 채널의 개수의 늘리는 방안을 고려할 수도 있으나, 전술한 MMIC은 매우 제한적인 크기를 가져, 송신 채널과 수신 채널의 개수를 늘리는 것은 한계가 있다.
따라서, 제한된 하드웨어 구성을 이용하여, 최적의 오브젝트 검출 성능을 이끌어내려는 시도가 계속되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따르면, 원거리용 안테나와 근거리용 안테나의 사용 빈도를 차량의 상황에 따라 적응적으로 조절하는 차량용 레이더 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 무-지향성의 제1 송신 신호를 송출하는 근거리 송신 안테나 및 지향성의 제2 송신 신호를 송출하는 원거리 송신 안테나를 포함하는 송신 채널; 상기 제1 및 제2 송신 신호 중 적어도 어느 하나가 장애물에 의해 반사된 수신 신호를 수신하는 적어도 둘 이상의 수신 안테나를 포함하는 수신 채널; 및 상기 차량의 속도를 기초로, 상기 원거리 송신 안테나와 상기 근거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 조절하고, 상기 수신 신호를 기초로, 상기 장애물에 대한 검출 결과를 획득하며, 상기 검출 결과를 기초로, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호 중 적어도 어느 하나의 파형을 조절하는 제어부;를 포함하는 차량용 레이더가 제공된다.
또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 속도가 임계 속도 이하인 경우, 상기 근거리 송신 안테나와 상기 원거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 N1 : 1로 조절하되, 상기 N1은 1보다 큰 실수일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 속도가 임계 속도 초과인 경우, 상기 차량이 주행 중인 도로의 곡률을 더 기초로, 상기 근거리 송신 안테나와 상기 원거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 속도가 임계 속도 초과이고, 상기 도로의 곡률이 임계 곡률 이하인 경우, 상기 근거리 송신 안테나와 상기 원거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 N2 : 1로 조절하되, 상기 N2는 1보다 큰 실수일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 속도가 임계 속도 초과이고, 상기 도로의 곡률이 임계 곡률 초과인 경우, 상기 근거리 송신 안테나와 상기 원거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 1 : N3 로 조절하되, 상기 N3는 1보다 큰 실수일 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 레이더 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 원거리용 안테나와 근거리용 안테나의 사용 빈도를 차량의 상황에 따라 적응적으로 조절할 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라, 제한된 하드웨어 자원을 이용하여, 원거리 및 근거리에서 일정 수준 이상의 오브젝트 검출 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 원거리용 레이더 및 근거리용 레이더를 모두 구비할 필요가 없이, 하나의 레이더를 이용하여 차량에 요구되는 FOV(Field Of View) 특성과 최대 감지 거리 특성을 동시에 만족할 수 있으므로, 부품수 감소 및 원가 절감에 기여할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 근거리용 빔 패턴과 원거리용 빔 패턴 간의 차이 및 그에 따른 검출 결과를 비교 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더의 블록 다이어그램을 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더의 제어 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더가 생성하는 신호 파형의 일 예를 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더가 근거리 송신 안테나와 원거리 송신 안테나의 사용 빈도를 1 : 1로 설정한 경우의 일 예를 보여준다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더(300)의 블록 다이어그램을 보여준다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더(300)는, 송신 채널(310), 수신 채널(320), 신호 발생기(330) 및 제어부(340)를 포함한다.
송신 채널(310)은 둘 이상의 송신 안테나를 포함한다. 구체적으로, 송신 채널(310)은 적어도 하나 이상의 근거리 송신 안테나(311) 및 적어도 하나 이상의 원거리 송신 안테나(312)를 포함한다. 한편, 본 발명에서 근거리 및 원거리라고 함은, 각 안테나의 감지 특성을 구분하기 위한 상대적인 개념으로서, 기준이 되는 어느 하나의 값과의 대소 여부에 따라 정해지는 것은 아닐 수 있다.
근거리 송신 안테나(311)는 제1 송신 신호를 송출하며, 이 경우 제1 송신 신호는 상대적으로 넓은 FOV(Field Of View)를 민족하는 빔 패턴(도 1의 좌측 그림 참조)을 형성할 수 있다. 예컨대, 제1 송신 신호는 무-지향성 빔 패턴을 형성할 수 있다.
원거리 송신 안테나(312)는 제2 송신 신호를 송출하며, 이 경우 제2 송신 신호는 상대적으로 좁은 FOV(Field Of View)를 만족하는 빔 패턴(도 1의 우측 그림 참조)을 형성할 수 있다. 예컨대, 제2 송신 신호는 지향성의 빔 패턴을 형성할 수 있다.
이에 따라, 근거리 송신 안테나(311)는 원거리 송신 안테나(312)에 비하여, 상대적으로 더 넓은 FOV(Field Of View)에 대한 오브젝트 검출에 활용될 수 있고, 원거리 송신 안테나(312)는 근거리 송신 안테나(311)에 비하여, 상대적으로 더 먼 거리에 대한 오브젝트 검출에 활용될 수 있다.
수신 채널(320)은 적어도 둘 이상의 수신 안테나(321~324)를 포함한다. 이러한 수신 안테나(321~324)는 송신 채널(310)로부터 송출된 송신 신호가, 차량(30) 주변의 오브젝트에 의해 반사되어 되돌아오는 수신 신호를 수신한다.
구체적으로, 수신 안테나(321~324)들은 근거리 송신 안테나(311)에 의해 송출된 제1 송신 신호가 오브젝트에 반사된 제1 수신 신호 및 원거리 송신 안테나(312)에 의해 송출된 제2 송신 신호가 오브젝트에 반사된 제2 수신 신호 중 적어도 어느 하나를 수신할 수 있다.
신호 발생기(330)는 송신 채널(310)에 제공할 주파수 신호를 발생시킨다. 예컨대, 신호 발생기(330)는 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 형태의 초고주파 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 신호 발생기(330)는 주파수 신호에 대응하는 참조 신호를 수신 채널(320)에 제공할 수 있다.
이에 따라, 송신 채널(310)은 신호 발생기(330)로부터 제공된 주파수 신호에 대응하는 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호 중 적어도 어느 하나를 차량(30)의 외부로 송출할 수 있다. 한편, 도 3에는 차량용 레이더(300)가 차량(30)의 외부에서 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 차량용 레이더(300)는 차량(30)에 장착되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 수신 채널(320)은 수신 안테나(321~324)에 의해 수신된 수신 신호를, 신호 발생기(330)로부터 제공된 참조 신호를 기초로 변환할 수 있다. 예컨대, 수신 채널(320)은 이에 구비된 믹서(mixer)를 이용하여, 수신 신호와 참조 신호 간의 주파수 차이를 산출하고, 산출된 주파수 차이를 기초로, 수신 신호를 하향 변환할 수 있다.
제어부(340)는 송신 채널(310), 송신 채널(310) 및 신호 발생기(330)의 전반적인 동작을 제어한다. 이러한 제어부(340)는 ADC(341) 및 프로세서(342)를 포함한다. 이때, ADC(341) 및 프로세서(342)는 각각 적어도 하나 이상씩 포함될 수 있다.
ADC(341)는 수신 채널(320)에 의해 수신된 후 참조 신호를 기초로 변환된 아날로그 형태의 수신 신호를 디지털 신호로 변환한다.
프로세서(342)는 ADC(341)로부터 제공되는 디지털 신호를 분석하여, 오브젝트에 대한 검출 결과를 획득한다. 여기서, 오브젝트에 대한 검출 결과에는 오브젝트의 존재 여부, 오브젝트가 존재하는 경우 오브젝트의 위치, 속도, 크기, 방향, 개수 등이 포함될 수 있으며, 그 밖에 오브젝트와 관련된 것이라면 특별히 한정하지 않는다.
한편, 제어부(340)는 차량(30)에 구비된 적어도 하나 이상의 센서에 의해 출력되는 센싱 신호를 제공받을 수 있다. 예컨대, 제어부(340)는 차량(30)에 구비된 속도 센서(31)의 센싱 신호를 기초로, 차량(30)의 속도를 파악하고, 차량(30)에 구비된 요레이트 센서(32)의 센싱 신호를 기초로, 차량(30)이 주행 중인 도로의 곡률(또는 곡률 반경)을 파악할 수 있다.
또한, 제어부(340)는 차량(30)의 속도, 도로의 곡률 및 오브젝트 검출 결과 중 적어도 어느 하나를 기초로, 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312)의 사용 빈도를 조절하거나, 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호 중 적어도 어느 하나의 파형을 조절할 수 있다. 이에 대하여는, 이하 도 4 내지 도 6을 참조하여 별도로 상세히 살펴보기로 한다.
한편, 도 3에는 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312)가 각각 하나씩 포함되고, 수신 안테나(321~324)는 4개가 포함되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, 각 안테나의 개수가 도 3에 도시된 개수로 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 송신 채널(310)은 하나의 근거리 송신 안테나(311) 및 하나의 원거리 송신 안테나(312)를 포함하는 것으로 가정하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더(300)의 제어 방법을 보여주는 순서도이다. 설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 제어의 개시 전, 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312) 간의 사용 빈도는 1 : 1로 설정된 것으로 가정한다. 여기서, 사용 빈도란, 소정의 시간 주기당, 근거리 송신 안테나(311)가 제1 송신 신호를 송출하는 횟수와 원거리 송신 안테나(312)가 제2 송신 신호를 송출하는 횟수 간의 비율을 의미할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제어부(340)는 차량(30)의 속도가 기 설정된 임계 속도 이하인지 판단한다(S410). 차량(30)의 속도는, 차량(30)에 구비된 ECU가 속도 센서(31)의 센싱 신호를 기초로 산출한 후 제어부(340)로 제공한 것일 수 있다. 또는, 제어부(340)가 직접 속도 센서(31)의 센싱 신호를 기초로 차량(30)의 속도를 산출할 수도 있다.
만약, 단계 S410에서 차량(30)의 속도가 기 설정된 임계 속도 이하인 것으로 판단 시, 제어부(340)는 근거리 송신 안테나(311)의 사용 빈도를 제1 값만큼 증가시킬 수 있다(S420). 여기서, 제1 값은 양의 실수이다. 이에 따라, 원거리 송신 안테나(312)와 근거리 송신 안테나(311) 간의 사용 빈도는 1 : N1으로 조절될 수 있다. 예컨대, 근거리 송신 안테나(311)가 제1 송신 신호를 N1번 송출할 때, 원거리 송신 안테나(312)는 제2 송신 신호를 1번 송출하게 된다. 한편, 소정의 시간 주기 동안 송신 신호가 송출되는 총 횟수가 동일해야하는 경우, 근거리 송신 안테나(311)의 사용 빈도를 증가시킨다는 것은, 이와 함께 원거리 송신 안테나(312)의 사용 빈도를 감소시키는 것까지 포괄할 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
반면, 단계 S410에서 차량(30)의 속도가 기 설정된 임계 속도 초과인 것으로 판단 시, 제어부(340)는 차량(30)이 주행 중인 도로의 곡률이 임계 곡률 이하인지 판단할 수 있다(S430). 이때, 도로의 곡률은, 차량(30)의 ECU가 요레이트 센서(32)의 센싱 신호를 기초로 산출한 후 제어부(340)로 제공한 것이거나, 제어부(340)가 직접 요레이트 센서(32)의 센싱 신호를 기초로 차량(30)의 속도를 산출한 것일 수 있다.
만약, 단계 S430에서 도로의 곡률이 임계 곡률 이하인 것으로 판단 시, 제어부(340)는 근거리 송신 안테나(311)의 사용 빈도를 제2 값만큼 증가시킬 수 있다(S440). 여기서, 제2 값은 양의 실수이다. 이에 따라, 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312) 간의 사용 빈도는 N2 : 1으로 조절될 수 있다. 예컨대, 근거리 송신 안테나(311)가 제1 송신 신호를 2N2번 송출할 때, 원거리 송신 안테나(312)는 제2 송신 신호를 2 번 송출하게 된다.
반면, 단계 S430에서 도로의 곡률이 임계 곡률 초과인 것으로 판단 시, 제어부(340)는 원거리 송신 안테나(312)의 사용 빈도를 제3 값만큼 증가시킬 수 있다(S450). 여기서, 제3 값은 양의 실수이다. 이에 따라, 원거리 송신 안테나(312)와 근거리 송신 안테나(311) 간의 사용 빈도는 N3 : 1으로 조절될 수 있다. 예컨대, 근거리 송신 안테나(311)가 제1 송신 신호를 3번 송출할 때, 원거리 송신 안테나(312)는 제2 송신 신호를 3N3번 송출하게 된다. 한편, 소정의 시간 주기 동안 송신 신호가 송출되는 총 횟수가 동일해야하는 경우, 원거리 송신 안테나(312)의 사용 빈도를 증가시킨다는 것은, 이와 함께 근거리 송신 안테나(311)의 사용 빈도를 감소시키는 것까지 포괄할 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
다음으로, 제어부(340)는 수신 채널(320)에 의해 제공되는 수신 신호를 기초로, 오브젝트에 대한 검출 결과를 획득한다(S460). 여기서, 오브젝트에 대한 검출 결과에는, 오브젝트의 위치, 절대 속도, 개수, 차량(30)에 대한 상대 속도 등이 포함될 수 있다. 한편, 도 4에는 단계 S410~S450을 통해, 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312) 간의 사용 빈도가 설정된 후, 단계 S460이 수행되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, 단계 S460는 단계 S410~S450와는 별개로 또는 단계 S410~S450 중 적어도 어느 하나와 동시에 수행될 수 있다.
이어서, 제어부(340)는 오브젝트에 대한 검출 결과를 기초로, 근거리 송신 안테나(311)를 통해 송출할 제1 송신 신호의 파형 및 원거리 송신 안테나(312)를 통해 송출할 제2 송신 신호의 파형 중 적어도 어느 하나를 조절할 수 있다(S470).
예를 들어, 제어부(340)는 오브젝트가 원거리에 위치하는 경우, 오브젝트가 근거리에 위치하는 경우보다 제2 송신 신호의 대역폭(Band Width)을 낮출 수 있다.
반대로, 제어부(340)는 오브젝트 근거리에 위치하는 경우, 오브젝트가 원거리에 위치하는 경우보다 제1 송신 신호의 대역폭(Band Width)을 높일 수 있다.
한편, 단계 S420의 N1, 단계 S440의 N2 및 단계 S450의 N3는 서로 같거나 다를 수 있다. 일 예로, N1와 N2는 서로 같은 값이고, N2는 N3보다 큰 값일 수 있다.
또한, 도 4에서는 하나의 임계 속도와 하나의 임계 곡률만을 기준으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 서로 다른 임계 속도와 복수의 서로 다른 임계 곡률을 설정하여, 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312) 간의 사용 빈도를 더욱 세밀하게 차등화할 수 있다.
예컨대, 차량(30)의 속도가 제1 임계 속도와 제1 임계 속도보다 작은 제2 임계 속도 사이의 값을 가지는 경우, 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312) 간의 사용 빈도는 N4 : 1으로 조절될 수 있고, 차량(30)의 속도가 제2 임계 속도 이하인 경우, 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312) 간의 사용 빈도는 N5 : 1으로 조절될 수 있다. 여기서, N4와 N5는 모두 1보다 큰 실수이고, N5는 N4보다 큰 값일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더(300)가 생성하는 신호 파형의 일 예를 보여준다.
우선 도 5의 (a)를 참조하면, 송신 채널(310)은 제어부(340)의 제어에 따라, 복수(Nc)의 첩 신호들(Chirp1 ~ ChirpNc)로 이루어진 파형의 신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 하나의 첩 신호(Chirp)는 소정 시간(td) 동안 주파수가 BW만큼 증가할 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 첩(Chirp)의 시작 주파수가 f0인 경우, 소정 시간(td) 동안 f0+BW까지 선형적으로 증가할 수 있다. 이때, 첩 신호(Chirp)는 소정 주기(PRI)마다 하나씩 생성될 수 있다. 이에 따라, 총 Nc개의 첩 신호들(Chirp1 ~ ChirpNc)을 송출하는 데에는 Nc PRI의 시간이 소요될 수 있다.
또한, ADC(341)는 하나의 첩 신호(Chirp)당 소정 개수(Ns)를 샘플링하는 샘플링 레이트를 가질 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 것과 같은 파형의 신호는, 근거리 송신 안테나(311) 또는 원거리 송신 안테나(312)를 통해 외부로 송출된 후 수신 채널(320)에 의해 수신되며, 제어부(340)는 송출된 신호와 수신된 신호 간의 상관(convolution)을 취한 후, ADC(341)를 이용해 샘플링함으로써, 디지털 신호로 변환할 수 있다. 또한, 제어부(340)는 ADC(341)로부터 제공되는 디지털 신호에 대한 퓨리에 변환을 수행하여 주파수 영역으로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 기초로, 오브젝트까지의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(340)는 Nc개의 첩 신호들(Chirp1 ~ ChirpNc)을 송출한 경우, 소정 주기(PRI)마다 전술한 방식을 이용하여 오브젝트까지의 거리를 Nc번 획득한 후, 첩 신호별 신호 방향을 기초로 퓨리에 변환을 취하여 오브젝트의 속도를 산출할 수 있다.
다만, 위에서 설명한 거리 및 속도의 산출 방식은 예시적인 것이며, 제어부(340)는 그 밖에 다양한 공지의 방식을 이용하여 오브젝트까지의 거리 및 속도 등을 산출할 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 5의 (b) 및 (c)는 도 5의 (a)에 도시된 신호 파형와 관련된 감지 범위 및 이러한 감지 범위를 정의하기 위한 수식의 일 예를 보여준다. 도 5의 (c)에서, c는 빛의 속도이고, R은 단위 감지 거리이며, Rmax는 최대 감지 거리이고, V는 단위 감지 속도이며, Vmax는 최대 감지 속도를 의미한다. 또한, Rmin은 최소 감지 거리를 의미하고, Vmin은 최소 감지 속도를 의미하는바, 이하에서는 설명이 편의를 위해 두 값 모두 0인 것으로 가정한다.
도 5의 (b) 및 (c)에 따르면, R 및 Rmax는 첩 신호(Chirp)의 대역폭(BW)에 반비례하고, 첩 신호(Chirp)당 샘플링 횟수(Ns)에 비례함을 확인할 수 있다. 예컨대, 오브젝트의 거리를 정밀하게 산출하는 것이 필요한 경우, 제어부(340)는 대역폭(BW)을 증가시킬 수 있고, 원거리의 오브젝트까지의 거리를 산출하는 것이 필요한 경우, 제어부(340)는 대역폭(BW)을 감소시킬 수 있다.
또한, V 및 Vmax는 첩 신호(Chirp)의 시작 주파수(f0) 및 주기(PRI)에 반비례한다는 것을 확인할 수 있다. 또한, V는 첩 신호(Chirp)의 총 개수(Nc)에 비례한다는 것을 확인할 수 있다. 예컨대, 오브젝트의 속도를 정밀하게 산출하는 것이 필요한 경우, 제어부(340)는 첩 신호의 총 개수(Nc)를 증가시켜 단위 감지 속도 V를 감소시킬 수 있다.
한편, 오브젝트에 대한 최대 탐지 거리(Rmax)를 높이기 위해서, 첩 신호(Chirp) 당 ADC(341)가 수행하는 샘플링 횟수(Ns)를 높이는 방식을 고려할 수 있으나, 높은 샘플링 횟수(Ns)를 구현하기 위해서는 매우 고속의 ADC(341)가 필요하기 때문에 비용상 제약이 따른다.
따라서, 본 발명에서는 대역폭(BW) 또는 첩 신호(Chirp)의 총 개수(Nc)를 차량(30)의 상황(예, 차량(30)의 속도, 도로의 곡률)에 따라 적절히 조절함으로써, 고가의 ADC(341)를 이용하지 않고도 최적의 오브젝트 검출 성능을 확보할 수 있는 방식을 제안하고자 한다.
도 5의 (c)를 참조하면, 오브젝트가 현재 원거리에서 검출되는 것으로 가정할 때, 제어부(340)는 첩 신호(Chirp)의 대역폭(BW)을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 Rmax는 증가할 수 있다. 즉, 제어부(340)는 원거리에 위치하는 오브젝트의 검출에 최적화된 파형의 신호를 생성함으로써, 결과적으로 더 향상된 검출 결과를 얻을 수 있다.
반면, 오브젝트가 현재 근거리에서 검출되는 것으로 가정할 때, 제어부(340)는 첩 신호(Chirp)의 대역폭(BW)을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 R는 감소할 수 있다. 즉, 제어부(340)는 원거리에 위치하는 오브젝트를 보다 정밀하게 검출하도록 최적화된 파형의 신호를 생성함으로써, 결과적으로 더 향상된 검출 결과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 오브젝트가 정지 상태인 것으로 가정하면, 차량(30)의 속도가 느려질수록, 오브젝트와의 상대 속도 역시 낮아지기 때문에, 단위 감지 속도(V)를 점차 감소시키는 것이 상대 속도가 낮은 오브젝트의 검출에 유리하다. 이를 위해, 제어부(340)는 첩 신호(Chirp)의 총 개수(Nc)를 증가시킴으로써, 단위 감지 속도(V)를 감소시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 오브젝트가 정지 상태인 것으로 가정하면, 차량(30)의 속도가 빨라질수록, 오브젝트와의 상대 속도 역시 증가하기 때문에, 최대 감지 속도(Vmax)를 점차 증가시키는 것이 상대 속도가 빠른 오브젝트의 검출에 유리하다. 이를 위해, 제어부(340)는 첩 신호의 총 개수(Nc)를 감소시킴으로써, 최대 감지 속도(Vmax)를 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더(300)가 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312)의 사용 빈도를 1 : 1로 설정한 경우의 일 예를 보여준다.
도 6을 참조하면, 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312)의 사용 빈도가 1 : 1이므로, 예컨대 도시된 바와 같이, 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312)는 한번씩 번갈아 가면서 활성화되어, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 교번적으로 외부에 송출될 수 있다. 물론, 도시된 바와 달리, 제1 송신 신호가 연속적으로 k번 송출된 후, 제2 송신 신호가 연속적으로 k번 송출되는 경우도 사용 빈도가 1 : 1인 경우에 해당할 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이때, 근거리 송신 안테나(311)로부터 송출되는 제1 송신 신호는 제1 대역폭 및 제1 첩 개수에 대응되는 파형을 가지게 되고, 원거리 송신 안테나(312)로부터 송출되는 제2 송신 신호는 제2 대역폭 및 제2 첩 개수에 대응되는 파형을 가지게 될 수 있다. 이때, 제1 대역폭은 제2 대역폭보다 큰 값으로 설정되고, 제1 첩 개수는 제2 첩 개수보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 제1 송신 신호는 제2 송신 신호보다 근거리의 느린 오브젝트 검출에 최적화된 상태가 되고, 제2 송신 신호는 제1 송신 신호보다 원거리의 빠른 오브젝트 검출에 최적화된 상태가 된다.
도 6과 같은 1 : 1의 사용 빈도는 오브젝트가 원거리와 근거리에 고르게 분포된 경우에 유용할 수 있으나, 만약 오브젝트가 원거리 또는 근거리 중 어느 하나에 집중되어 있는 경우에는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 원거리용 빔 패턴과 근거리용 빔 패턴 간의 차이로 인해, 두 탐지 영역이 서로 겹치지 않는 영역에 위치하는 오브젝트의 검출에는 최적화되지 않을 수 있다.
이 경우, 도 4 및 도 5를 참조하여 전술한 방식을 이용하여 근거리 송신 안테나(311)와 원거리 송신 안테나(312) 중 적어도 어느 하나의 사용 빈도를 높이거나 낮춤으로써, 도 3에 도시된 바와 같은 제한적인 하드웨어만으로도 차량(30)의 상황(예, 속도, 도로의 곡률)에 적응적으로 일정 수준 이상의 오브젝트 검출 성능을 확보할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
100: 차량용 레이더
110: 송신 채널
120: 수신 채널
130: 신호 발생기
140: 제어부

Claims (5)

  1. 차량용 레이더에 있어서,
    무-지향성의 제1 송신 신호를 송출하는 근거리 송신 안테나 및 지향성의 제2 송신 신호를 송출하는 원거리 송신 안테나를 포함하는 송신 채널;
    상기 제1 및 제2 송신 신호 중 적어도 어느 하나가 장애물에 의해 반사된 수신 신호를 수신하는 적어도 둘 이상의 수신 안테나를 포함하는 수신 채널; 및
    상기 차량의 속도를 기초로, 상기 원거리 송신 안테나와 상기 근거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 조절하고,
    상기 수신 신호를 기초로, 상기 장애물에 대한 검출 결과를 획득하며,
    상기 검출 결과를 기초로, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호 중 적어도 어느 하나의 파형을 조절하는 제어부;
    를 포함하는, 차량용 레이더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 속도가 임계 속도 이하인 경우,
    상기 근거리 송신 안테나와 상기 원거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 N1 : 1로 조절하되, 상기 N1은 1보다 큰 실수인, 차량용 레이더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 속도가 임계 속도 초과인 경우,
    상기 차량이 주행 중인 도로의 곡률을 더 기초로, 상기 근거리 송신 안테나와 상기 원거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 조절하는, 차량용 레이더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 속도가 임계 속도 초과이고, 상기 도로의 곡률이 임계 곡률 이하인 경우,
    상기 근거리 송신 안테나와 상기 원거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 N2 : 1로 조절하되, 상기 N2는 1보다 큰 실수인, 차량용 레이더.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 속도가 임계 속도 초과이고, 상기 도로의 곡률이 임계 곡률 초과인 경우,
    상기 근거리 송신 안테나와 상기 원거리 송신 안테나 간의 사용 빈도를 1 : N3 로 조절하되, 상기 N3는 1보다 큰 실수인, 차량용 레이더.
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