KR20170068950A - Fmcw 레이더 및 이를 이용한 fmcw 레이더의 간섭 회피 방법 - Google Patents

Fmcw 레이더 및 이를 이용한 fmcw 레이더의 간섭 회피 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더는 주파수 변조된 연속적인 파형의 신호를 방사하는 송신기; 상기 송신기에서 방사되어 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신기; 및 상기 송신기에서 방사되는 신호와, 상기 수신기에서 수신된 신호를 처리하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는 주파수 변조 주기에 대한 주파수 대역폭의 비율인 다수의 처프(chirp)를 포함하는 버스트로 이루어진 신호를 송신할 때, 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 시간에 따라 변화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 따른 FMCW 레이더에 의하면, 처프(chirp)의 주파수 변화율(K)을 변화시킴으로써 비트 주파수(beat frequency)를 변화시키고, 비트 주파수와 수신 주파수로부터 허위 표적을 제거하여 실제 표적의 존재 여부를 판단할 수 있다.

Description

FMCW 레이더 및 이를 이용한 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법 {FMCW RADAR AND METHOD FOR AVIDING INTERFERENCE OF FMCW RADAR}
본 발명은 FMCW 레이더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 FMCW 레이더 상호간의 간섭을 회피할 수 있는 FMCW 레이더 및 이를 이용한 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법에 관한 것이다.
레이더(RADAR)는 전자파를 사용하여 목표물까지의 거리, 속도, 및 방향을 탐지하는 무선 센서를 일컫는다. 일반적인 레이더는 군사적 탐지, 항공, 선박 등의 용도로 주로 고가의 장비로서 사용되고 있고, 최근에는 차량에 장착되어 차량의 충돌을 방지하기 위한 용도로도 사용되고 있다.
일반적으로 많이 사용되고 있는 레이더의 종류로는 펄스 도플러 레이더, CW(continuous wave) 레이더, FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더, 다중 주파수 CW 레이더, 및 펄스 압축 레이더 등이 있다.
이 중에서, FMCW 레이더(주파수 변조 연속 파형 레이더)는 선형적 주파수 변조 신호를 송신한 후 수신된 신호와 주파수 차이를 통해 표적(target)의 거리 및 속도를 탐지하는 장치이다. 즉, 수신 비트 주파수(beat frequency)는 거리 비트 주파수와 도플러 주파수의 조합으로 나타나는데(수신 비트 주파수 = 거리 비트 주파수 + 도플러 주파수), 이와 같은 조합을 수학적으로 연산하여 표적의 거리와 속도를 동시에 탐지할 수 있다.
이러한 FMCW 레이더는 주로 근거리의 표적을 탐지하는데 사용되고 있는데, 최근 FMCW 레이더를 장착한 차량이 증가하고 있다.
FMCW 레이더를 장착한 다수의 차량이 동일한 공간에서 존재하는 경우, FMCW 레이더 다른 FMCW 레이더에서 발사되어 반사된 전파를 수신하여 정확한 표적의 위치와 속도를 감지하지 못하고 허위 표적(ghost target)을 검출하는 문제가 발생한다.
또는, FMCW 레이더를 장착한 차량의 동일한 공간에 여러 대 존재함으로 인해, 노이즈가 증가하여 레이더가 오작동하는 가능성이 증가하는 문제가 발생한다. 이와 같이, FMCW 레이더의 오작동하면 FMCW 레이더를 이용한 차량의 충돌 방지 기능과 자율 주행 기능이 저해되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 FMCW 레이더 상호 간에 발생하는 간섭을 제거할 수 있는 FMCW 레이더 및 이를 이용한 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더는 주파수 변조된 연속적인 파형의 신호를 방사하는 송신기; 상기 송신기에서 방사되어 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신기; 및 상기 송신기에서 방사되는 신호와, 상기 수신기에서 수신된 신호를 처리하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는 주파수 변조 주기에 대한 주파수 대역폭의 비율인 다수의 처프(chirp)를 포함하는 버스트로 이루어진 신호를 송신할 때, 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 시간에 따라 변화시킬 수 있다.
상기 처프의 주파수 변화율은 정현파 또는 의사 코드(pseudo code)일 수 있다.
상기 제어기는 상기 주파수 변조 주기를 고정시키고 상기 주파수 대역폭을 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시킬 수 있다.
상기 제어기는 상기 주파수 대역폭을 고정시키고 상기 주파수 변조 주기를 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시킬 수 있다.
상기 제어기는 상기 송신기를 통해 방사된 송신 신호와 상기 수신기를 통해 수신된 반사 신호로부터 비트 주파수를 계산하고, 상기 비트 주파수와 기준 주파수로부터 실제 표적의 존재 여부 및 실제 표적의 거리를 측정할 수 있다.
상기 기준 주파수는 표적까지의 거리에 따라 시뮬레이션을 통해 상기 제어기에 미리 저장될 수 있다.
상기 제어기는 상기 비트 주파수와 기준 주파수를 내적(dot product)하여 피크(peak)가 발생하는 거리에 실제 표적이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법은 송신기에 의해 주파수 변조된 연속적인 파형의 신호를 방사하는 단계; 및 수신기에 의해 표적으로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 단계;를 포함하고, 상기 방사하는 단계에서 제어기에 의해 주파수 변조 주기에 대한 주파수 대역폭의 비율인 다수의 처프의 주파수 변화율(K)을 시간에 따라 변화시킬 수 있다.
상기 처프의 주파수 변화율(K)은 정현파 또는 의사 코드(pseudo code)일 수 있다.
상기 처프의 주파수 변화율을 변화시킬 때, 상기 주파수 변조 주기를 고정시키고 상기 주파수 대역폭을 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시킬 수 있다.
상기 처프의 주파수 변화율을 변화시킬 때, 상기 주파수 대역폭을 고정시키고 상기 주파수 변조 주기를 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시킬 수 있다.
상기 제어기에 의해 상기 송신 신호와 상기 반사 신호로부터 비트 주파수를 계산하는 단계; 및 상기 제어기에 의해 상기 비트 주파수와 기준 주파수로부터 실제 표적의 존재 여부 및 실제 표적의 거리를 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 기준 주파수는 표적까지의 거리에 따라 시뮬레이션을 통해 상기 제어기에 미리 저장될 수 있다.
상기 거리를 측정하는 단계에서, 상시 수신 주파수와 상기 기준 주파수를 내적(dot product)하여 피크(peak)가 발생하는 거리에 실제 표적이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 FMCW 레이더 시스템은 주파수 변조된 연속적인 파형의 신호를 방사하는 송신기; 상기 송신기에서 방사되어 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신기; 및 상기 송신기에서 방사되는 신호와, 상기 수신기에서 수신된 신호를 처리하고, 주파수 변조 주기에 대한 주파수 대역폭의 비율인 다수의 처프(chirp)를 포함하는 버스트로 이루어진 신호를 송신할 때, 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 시간에 따라 변화시키는 제어기;를 포함하는 다수의 FMCW 레이더를 포함하고, 상기 다수의 FMCW 레이더의 송신기를 통해 방사되는 신호는 서로 직교할 수 있다.
상기 다수의 FMCW 레이더의 송신기를 통해 방사되는 신호는 정현파 또는 의사 코드(pseudo code)일 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 따른 FMCW 레이더에 의하면, 처프(chirp)의 주파수 변화율(K)을 변화시킴으로써 비트 주파수(beat frequency)를 변화시키고, 비트 주파수와 수신 주파수로부터 허위 표적을 제거하여 실제 표적의 존재 여부를 판단할 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송신 신호를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더를 이용하여 시뮬레이션 설정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션을 통해 계산된 비트 주파수를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더를 통해 표적의 위치와 거리를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 FMCW 레이더에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 주파수 변조 연속 파형 레이더(Frequency Modulation Continuous Wave RADAR: 이하, 'FMCW 레이더'라 함)는 주파수 변조된 연속적인 파형의 신호를 방사하는 송신기(10)(transmitter), 상기 송신기(10)에서 방사되어 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신기(20)(receiver), 및 상기 송신기(10)와 상기 수신기(20)를 제어하는 제어기(30)를 포함한다.
상기 제어기(30)를 통해 생성된 신호는 상기 송신기(10)에서 안테나를 통해 공중으로 방사된다. 이때, 방사되는 신호는 전자기파의 형태로 방사될 수 있다.
상기 송신기(10)는 표적에서 반사된 신호를 수신하고, 수신된 신호는 상기 제어기(30)로 전송된다.
본 발명의 명세서에서는 송신기(10)와 수신기(20)를 구분하여 설명하지만, 상기 송신기(10)와 수신기(20)는 하나의 구성으로 통합된 송수신기(20)(transceiver)로 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기 제어기(30)는 상기 송신기(10)에서 방사되는 신호와, 상기 수신기(20)에서 수신된 신호를 처리한다.
상기 제어기(30)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.
구체적으로, 상기 제어기(30)는 상기 송신기(10)를 통해 방사되는 신호(송신 신호)를 생성할 때, 주파수 변조된 연속적인 파형(Frequency Modulation Continuous Wave)의 형태로 생성한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 신호를 생성하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송신 신호를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(30)가 상기 송신 신호를 생성할 때, 상기 제어기(30)는 일정 시간 동안(주파수 변조 주기) 일정 주파수 대역(주파수 대역폭)을 스윕한다. 이때, 주파수 변조 주기(Tmod) 동안 주파수 대역폭(f1-f0)을 스윕한 신호를 처프(Chirp)라고 한다. 이와 같은 처프가 약 100개로 이루어진 것을 버스트(Burst)라고 한다.
이와 같이, 상기 제어기(30)를 통해 생성된 처프는 아래의 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 송신 신호, f0는 시작 주파수이고, K는 처프의 주파수 변화율이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 처프의 지속 시간(즉, 주파수 변조 주기)이 'Tmod'이고, 처프의 주파수 대역폭이 f0에서부터 f1까지라고 하면, 상기 처프의 주파수 변화율(K)은
Figure pat00003
와 같이 표현될 수 있다.
그리고 표적에 반사되어 상기 수신기(20)로 수신된 반사 신호는 시간 지연이 발생되어 아래의 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00004
여기서,
Figure pat00005
는 반사 신호, td는 지연 시간, K는 처프의 주파수 변화율, f0는 시작 주파수이다.
상기 수학식 1 및 수학식 2에 표현된 송신 신호와 반사 신호를 혼합하고, 저주파 대역 필터를 통과시키면 아래 수학식 3으로 표현되는 비트 주파수(beat frequency)가 생성된다.
Figure pat00006
여기서, d는 표적까지의 거리이고, c는 광속이다.
상기 수학식 3으로부터 비트 주파수는 표적과의 거리(d)와 처프의 주파수 변화율(K)에 비례하는 것을 알 수 있다.
동일한 공간에서 여러 대의 FMCW 레이더가 운용 중이라면, 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 표적에 반사된 신호가 수신되기 때문에, 여러 개의 비트 주파수가 검출될 수 있다. 즉, 실제 표적이 존재하지 않지만 존재하는 것처럼 인식할 수 있는 허위 표적(ghost target)이 검출될 수 있다.
다른 FMCW 레이더에서 방사되어 표적에 반사된 신호를 제거하기 위해서 자신의 FMCW 레이더에서 방사되는 신호의 주파수 변화율(K)을 시간에 따라 변화시키는 것이 바람직하다. 그리고 자신의 FMCW 레이더에서 방사되는 시간에 따른 주파수 변화율(K)과 다른 FMCW 레이더에서 방사되는 신호의 시간에 따른 주파수 변화율(K)이 서로 직교하면 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 수신된 신호를 제거할 수 있다. 즉, 자신의 FMCW 레이더에서 방사되는 시간에 따른 주파수 변화율(K)이 다른 FMCW 레이더에서 방사되는 시간에 따른 주파수 변화율(K)과 서로 직교하도록 설계되어야 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 처프의 주파수 변화율은 주파수 변조 주기(Tmod)에 대한 주파수 대역폭(f1-f0)의 비율로 표현된다.
따라서, 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시키기 위해서 상기 주파수 변조 주기를 고정시키고, 상기 주파수 대역폭을 변화시킴으로써, 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시킬 수 있다.
또는, 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시키기 위해서 상기 주파수 대역폭을 고정시키고, 상기 주파수 변조 주기를 변화시킴으로써, 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더는 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시켜 송신 신호를 방사하고, 표적에 반사되어 수신한 반사 신호가 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 표적에 반사되어 수신한 반사 신호와 서로 직교하는 특성을 이용하면, 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 수신한 반사 신호를 제거할 수 있다.
즉, 상기 제어기(30)는 상기 송신기(10)를 통해 방사된 송신 신호와 상기 수신기(20)를 통해 수신된 반사 신호로부터 비트 주파수를 계산하고, 상기 비트 주파수와 기준 주파수로부터 실제 표적의 존재 여부 및 실제 표적의 거리를 측정할 수 있다.
이때, 시간에 따른 상기 기준 주파수는 표적까지의 거리에 따라 시뮬레이션을 통해 미리 결정되어 상기 제어기(30)에 저장된다.
그리고 상기 제어기(30)는 상기 송신 신호와 반사 신호를 통해 계산된 비트 주파수와 상기 기준 주파수를 내적(dot product)하여 피크(peak)가 발생하는 거리에 실제 표적이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
즉, 다른 FMCW에서 방사되어 수신된 반사 신호로부터 계산된 비트 주파수와 자신의 FMCW에서 방사되어 수신된 반사 신호로부터 계산된 비트 주파수는 서로 직교하는 특성을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다. 이때, 직교 특성을 갖는 신호로는 정현파 또는 의사 코드(Pseudo Code) 등이 사용될 수 있다.
따라서, 다른 FMCW에서 방사되어 수신된 반사 신호로부터 계산된 비트 주파수와 자신의 FMCW에서 방사되어 수신된 반사 신호로부터 계산된 비트 주파수를 내적하면 '0'에 가까운 값을 갖기 때문에 다른 FMCW에서 방사되어 수신된 반사 신호를 제거할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더의 시뮬레이션을 통해 다른 FMCW 레이더와의 간섭을 회피할 수 있는 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더를 이용하여 시뮬레이션 설정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 두 대의 FMCW 레이더(Radar 1, Radar 2)에서 신호를 방사하고, 두 대의 차량이 FMCW 레이더(Radar 1, Radar 2)로 접근하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이때, 두 대의 차량은 FMCW 레이더(Radar 1, Radar 2)로부터 300미터와 600미터의 거리에서, 각각 시속 5m/s 및 7m/s의 속도로 접근하고 있는 상황으로 가정한다. 여기서, Radar 1을 기준으로 Radar 2는 다른 FMCW 레이더로 가정하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션을 통해 계산된 비트 주파수를 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 자신의 FMCW 레이더(Radar 1)에서 측정되는 비트 주파수는 자신의 FMCW 레이더(Radar 1)에서 방사되어 수신된 반사 신호를 통해 계산된 비트 주파수와 다른 FMCW 레이더(Radar 2)에서 방사되어 수신된 반사 신호를 통해 계산된 비트 주파수가 모두 산출된다.
즉, 두 대의 FMCW 레이더(Radar 1, 2)에서 신호를 방사하기 때문에, FMCW 레이더(Radar 1)에서 측정되는 반사 신호로부터 네 개의 비트 주파수가 검출된다. 도 5에서는 측정 시간이 1mse로 매우 짧기 때문에 표적의 이동 속도는 큰 영향을 미치지 않는다.
도 4에서 알 수 있듯이, 네 개의 비트 주파수의 주기가 서로 다르기 때문에 특정 주기를 갖는 비트 주파수만이 자신의 FMCW 레이더(Radar 1)에서 방사되어 표적에서 반사된 반사 신호의 비트 주파수임을 알 수 있다.
즉, 도 4에서, 1번 그래프와 3번 그래프는 자신의 FMCW 레이더(Radar 1)에서 방사되어 표적에 반사된 반사 신호의 비트 주파수이고, 2번 그래프와 4번 그래프는 다른 FMCW 레이더(Radar 2)에서 방사되어 표적에 반사된 반사 신호의 비트 주파수이다.
이때, 다른 FMCW 레이더(Radar 2)에서 방사되어 표적에서 반사된 반사 신호의 비트 주파수(2번 및 4번 그래프)를 제거하기 위해서는 정합 과정이 필요하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더를 통해 표적의 위치와 거리를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 제어기(30)는 수신된 반사 신호로부터 비트 주파수를 검출한다(도 5A 참조). 도 5A에는 자신의 FMCW 레이더(Radar 1)에서 방사되어 표적 차량 A에서 반사되어 수신된 비트 주파수(1번 그래프)와 표적 차량 B에서 반사되어 수신된 비트 주파수(3번 그래프)가 표시된다. 또한, 도 5A에는 다른 FMCW 레이더(Radar 2)에서 방사되어 표적 차량 A에서 반사되어 수신된 비트 주파수(2번 그래프)와 표적 차량 B에서 반사되어 수신된 비트 주파수(4번 그래프)가 표시된다.
그리고 도 5B에는 기준 주파수가 도시된다. 도 5B에 도시된 기준 주파수는 자신의 FMCW 레이더(Radar 1)에서 방사된 신호가 표적에서 반사되어 수신된 수신 신호의 비트 주파수가 도시되어 있는데, 이때 상기 기준 주파수는 표적까지의 거리에 따라 시뮬레이션을 통해 미리 결정되고, 상기 거리에 따른 기준 주파수는 상기 제어기(30)에 미리 저장되어 있다.
상기 제어기(30)는 검출된 네 개의 비트 주파수(도 5A 참조)와 거리에 따른 기준 주파수(도 5B 참조)를 내적(dot product)한다. 이때, 자신의 FMCW 레이더(Radar 1)에서 방사되어 표적 차량 A에서 반사된 수신 신호의 비트 주파수(도 5A의 1번 그래프)와 표적 차량 B에서 반사된 수신 신호의 비트 주파수(도 5A의 3번 그래프)는 기준 주파수와 동일하다. 따라서, 상기 제어기(30)가 표적 차량 A 및 B에서 반사된 수신 신호의 비트 주파수(도 5A의 1, 3번 그래프)와 기준 주파수를 내적하면, 도 5C에 도시된 바와 같이, 300미터와 600미터 지점에서 피크(peak)가 발생하고, 해당 거리에 표적 차량이 존재하는 것을 판단할 수 있다.
그러나 다른 FMCW 레이더(Radar 2)에서 방사되어 표적 차량 A에서 반사된 수신 신호의 비트 주파수(도 5A의 2번 그래프)와 표적 차량 B에서 반사된 수신 신호의 비트 주파수(도 5A의 4번 그래프)는 기준 주파수와 거의 직교하게 된다. 따라서, 상기 제어기(30)가 다른 FMCW 레이더(Radar 2)에서 방사되어 표적 차량 A 및 B에서 반사된 수신 신호의 비트 주파수와 기준 주파수를 내적하면, 도 5C에 도시된 바와 같이 비트 주파수와 기준 주파수를 내적한 값이 거의 '0'에 가까운 값을 갖게 된다.
이와 같이, 다른 FMCW 레이더(Radar 2)에서 방사되어 표적에서 반사된 수신 신호의 비트 주파수가 제거됨으로써, 동일한 공간에서 여러 대의 FMCW 레이더에서 방사되어 수신된 수신 신호의 비트 주파수를 제거할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 FMCW 레이더는 특정 공간에서 다수개가 구비되어 FMCW 레이더 시스템을 구성할 수 있다.
이때, 앞에서 설명한 바와 같이, 각 FMCW 레이더에서 방사되는 신호는 서로 직교하도록 설계되는 것이 중요하다. 즉, 다른 FMCW 레이더에서 방사되는 신호를 제거하기 위해서는, 각각의 FMCW 레이더에서 방사되는 신호가 서로 직교하면, 자신의 FMCW 레이더에서 방사하여 반사된 신호와 다른 FMCW 레이더에서 방사하여 반사된 신호를 서로 내적하면 0에 가까운 값을 갖게 된다. 이러한 특성을 통해, 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 반사된 신호를 제거할 수 있다.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 FMCW 레이더의 간섭 제거 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 상기 제어기(30)는 주파수 변조된 연속적인 파형의 송신 신호를 생성하고 상기 송신기(10)를 통해 방사한다(S10).
이때, 상기 제어기(30)가 송신 신호를 생성할 때, 상기 제어기(30)는 주파수 변조 주기에 대한 주파수 대역폭의 비율인 처프(chirp)의 주파수 변화율(K)을 변화시켜 생성한다. 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시키는 방법은 앞에서 설명한 바와 같이 주파수 변조 주기 또는 주파수 대역폭을 고정시키고, 상기 주파수 대역폭 또는 상기 주파수 변조 주기를 변화시킴으로써 주파수 변화율(K)을 변화시킬 수 있다.
그리고 상기 수신기(20)는 표적으로부터 반사된 반사 신호를 수신한다(S20). 상기 수신기(20)에 의해 수신된 반사 신호는 상기 제어기(30)로 전송된다.
상기 제어기(30)는 송신 신호와 반사 신호를 혼합하고, 저주파 필터링하여 비트 주파수를 검출한다(S30). 이때, 비트 주파수는 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 표적에서 반사된 수신 신호의 비트 주파가 포함될 수 있다.
상기 제어기(30)는 상기 비트 주파수를 기준 주파수와 내적(dot product)하여 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 표적에서 반사된 수신 신호의 비트 주파수를 제거한다(S40).
앞에서 설명한 바와 같이, 상기 제어기(30)가 다수의 비트 주파수와 거리에 따른 기준 주파수를 내적하면, 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 표적에서 수신된 반사 신호의 비트 주파수는 기준 주파수와 거의 직교한다. 이때, 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 수신된 반사 신호의 비트 주파수와 기준 주파수를 내적한 값은 거의 '0'에 가까운 값을 갖는다.
그리고 자신의 FMCW 레이더에서 방사되어 표적에서 반사된 반사 신호의 비트 주파수와 기준 주파수는 거의 동일하다. 따라서, 자신의 FMCW 레이더에서 방사되어 표적에서 반사된 반사 신호의 비트 주파수와 기준 주파수를 내적한 값은 매우 큰 값(피크 값)을 갖는다.
이와 같은 방법을 통해, 다른 FMCW 레이더에서 방사되어 표적에서 반사된 반사 신호를 제거할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 송신기
20: 수신기
30: 제어기

Claims (19)

  1. 주파수 변조된 연속적인 파형의 신호를 방사하는 송신기;
    상기 송신기에서 방사되어 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신기; 및
    상기 송신기에서 방사되는 신호와, 상기 수신기에서 수신된 신호를 처리하는 제어기;
    를 포함하고,
    상기 제어기는 주파수 변조 주기에 대한 주파수 대역폭의 비율인 다수의 처프(chirp)를 포함하는 버스트로 이루어진 신호를 송신할 때, 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 시간에 따라 변화시키는 FMCW 레이더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처프의 주파수 변화율은 정현파 또는 의사 코드(pseudo code)인 FMCW 레이더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 주파수 변조 주기를 고정시키고 상기 주파수 대역폭을 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시키는 FMCW 레이더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 주파수 대역폭을 고정시키고 상기 주파수 변조 주기를 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시키는 FMCW 레이더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 송신기를 통해 방사된 송신 신호와 상기 수신기를 통해 수신된 반사 신호로부터 비트 주파수를 계산하고, 상기 비트 주파수와 기준 주파수로부터 실제 표적의 존재 여부 및 실제 표적의 거리를 측정하는 FMCW 레이더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기준 주파수는
    표적까지의 거리에 따라 시뮬레이션을 통해 상기 제어기에 미리 저장되는 FMCW 레이더.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 비트 주파수와 기준 주파수를 내적(dot product)하여 피크(peak)가 발생하는 거리에 실제 표적이 존재하는 것으로 판단하는 FMCW 레이더.
  8. 송신기에 의해 주파수 변조된 연속적인 파형의 신호를 방사하는 단계; 및
    수신기에 의해 표적으로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 방사하는 단계에서
    제어기에 의해 주파수 변조 주기에 대한 주파수 대역폭의 비율인 다수의 처프의 주파수 변화율(K)을 시간에 따라 변화시키는 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 처프의 주파수 변화율(K)은 정현파 또는 의사 코드(pseudo code)인 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 처프의 주파수 변화율을 변화시킬 때,
    상기 주파수 변조 주기를 고정시키고 상기 주파수 대역폭을 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시키는 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 처프의 주파수 변화율을 변화시킬 때,
    상기 주파수 대역폭을 고정시키고 상기 주파수 변조 주기를 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시키는 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어기에 의해 상기 송신 신호와 상기 반사 신호로부터 비트 주파수를 계산하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해 상기 비트 주파수와 기준 주파수로부터 실제 표적의 존재 여부 및 실제 표적의 거리를 측정하는 단계;
    를 더 포함하는 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기준 주파수는
    표적까지의 거리에 따라 시뮬레이션을 통해 상기 제어기에 미리 저장되는 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 거리를 측정하는 단계에서,
    상시 수신 주파수와 상기 기준 주파수를 내적(dot product)하여 피크(peak)가 발생하는 거리에 실제 표적이 존재하는 것으로 판단하는 FMCW 레이더의 간섭 회피 방법.
  15. 주파수 변조된 연속적인 파형의 신호를 방사하는 송신기; 상기 송신기에서 방사되어 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신기; 및 상기 송신기에서 방사되는 신호와, 상기 수신기에서 수신된 신호를 처리하고, 주파수 변조 주기에 대한 주파수 대역폭의 비율인 다수의 처프(chirp)를 포함하는 버스트로 이루어진 신호를 송신할 때, 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 시간에 따라 변화시키는 제어기;를 포함하는 다수의 FMCW 레이더를 포함하고,
    상기 다수의 FMCW 레이더의 송신기를 통해 방사되는 신호는 서로 직교하는 FMCW 레이더 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 다수의 FMCW 레이더의 송신기를 통해 방사되는 신호는 주파수 변화율이 정현파 또는 의사 코드(pseudo code)로 상기 각 레이더 별로 서로 직교하는 FMCW 레이더 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 주파수 변조 주기를 고정시키고 상기 주파수 대역폭을 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시키거나, 또는
    상기 주파수 대역폭을 고정시키고 상기 주파수 변조 주기를 변화시켜 상기 처프의 주파수 변화율(K)을 변화시키는 FMCW 레이더 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 송신기를 통해 방사된 송신 신호와 상기 수신기를 통해 수신된 반사 신호로부터 비트 주파수를 계산하고, 상기 비트 주파수와 기준 주파수로부터 실제 표적의 존재 여부 및 실제 표적의 거리를 측정하는 FMCW 레이더 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 비트 주파수와 기준 주파수를 내적(dot product)하여 피크(peak)가 발생하는 거리에 실제 표적이 존재하는 것으로 판단하는 FMCW 레이더 시스템.
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