KR20170072492A - 레이더 센서 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상 물체에 장착되어 상기 대상 물체에 인접한 충돌위험물체를 감지하기 위한 레이더 센서 장치에 관한 것으로, 상기 레이더 센서 장치는 상기 대상 물체에 장착되는 본체; 상기 본체의 일 측에 설치되어 레이더 신호를 송신하는 레이더 신호 송신기; 및 상기 본체의 최외곽 둘레에 서로 이격되어 설치되어, 상기 송신된 레이더 신호의 반사신호를 각각 수신하는 복수 개(n)의 레이더 신호 수신기를 포함한다.

Description

레이더 센서 장치{A RADAR SENSING APPARATUS}

본 발명은 레이더 센서 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 대상 물체에 장착되어 상기 대상 물체에 인접한 충돌위험물체를 감지하고 레이더장치 주변에 접근하는 물체를 감지하기 위한 레이더 센서 장치에 관한 것이다.

최근 정보통신기술의 발전으로, 스마트폰을 비롯한 다양한 사용자 디바이스와 연동되어, 무인비행체인 드론에 관한 연구개발과 보급이 증가하고 있다. 드론은 종래에는 군사적인 목적으로 개발되었으나, 최근에는 통신, 항공, 교통 및 관제, 물류 및 운송 분야 등으로 적용분야가 다변화되는 양상이다.

기존의 무인비행체에 비하여 소형화가 이루어지고 통신기술의 발전으로 연구개발과 보급이 본격화된 드론은 비행 중에 조류를 비롯한 생물, 건축시설물 등과의 충돌을 방지하고, 이러한 충돌을 예견하여 제어할 수 있는 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

무인비행체의 충돌방지를 위한 기술의 하나로, 탑재기반 충돌방지기술은 레이더, 레이저와 같은 능동형과 모션 검출, 전자광학, 적외선 등과 같은 수동형으로 구분되는데, 능동형은 수동형에 비하여 고가, 고전력이라는 약점이 있는 반면 알고리즘의 개발의 용이 상대거리 탐지 가능, 시계조건이 열악하여도 운용이 가능하다는 비교우위가 있다.

한편, 자동차 산업에 있어서도 최근 전장장치의 도입 등으로 인하여, 전통적인 자동차 제조 기업이 아닌 IT 기반 기업에서도 전자 장치에 기반하여 자율주행차량의 개발을 궁극적인 목표로 하고 있다. 이러한 자율주행차량에서도 주행 중에 일어날 수 있는 충돌가능성을 보다 정확하게 산출하여 이를 예측하고, 회피할 수 기법에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

본 발명자는 무인비행체의 능동형 충돌방지 기법과 관련하여, 능동형 충돌 방지를 위한 송수신 장치를 다양한 분야로 활용하는 동시에, 레이더 송수신의 효율성을 높일 수 있는 레이더 센서 장치를 창안하기에 이르렀다.

미국특허출원 제13/297736호 한국특허공개 제2009-0059343호

본 발명은 무인비행체(드론; drone)과 같은 대상 물체에 장착되어 이에 대한 근접하는 객체를 감지하기 위한 레이더 센서 장치를 제공하기 위함이다.

또한, 본 발명에 따른 레이더 센서 장치는 레이더 신호 송신기와 다수의 레이더 신호 수신기를 배치함으로써, 레이더 신호 송수신의 정확도를 개선하고 이로부터 상기 레이더 센서 장치가 장착된 대상 물체의 충돌위험성을 정확하게 산출하기 위한 목적을 갖는다.

본 발명의 예시적인 양상으로, 대상 물체에 장착되어 상기 대상 물체에 근접하는 객체를 감지하기 위한 레이더 센서 장치가 개시된다. 상기 레이더 센서 장치는 상기 대상 물체에 장착되는 본체; 상기 본체의 일 측에 설치되어 레이더 신호를 송신하는 레이더 신호 송신기; 및 상기 본체의 최외곽 둘레에 서로 이격되어 설치되어, 상기 송신된 레이더 신호의 반사신호를 각각 수신하는 복수 개(n)의 레이더 신호 수신기를 포함한다.

또한 상기 레이더 센서 장치의 상기 본체에 내장되는 제어부를 더 포함하는데, 상기 제어부는, 상기 레이더 신호 송신기가 송신하는 레이더 신호 및 상기 레이더 신호 수신기가 수신하는 반사신호를 설정하는 제1 설정 모듈; 상기 레이더 신호 수신기 중 k개를 활성화할 수 있도록 설정하는 제2 설정 모듈; 및 상기 송신된 레이더 신호 및 상기 수신된 반사신호의 상관관계에 기반하여, 상기 대상물체에 근접하는 객체와의 충돌가능성을 산출하는 산출모듈을 포함하며, 상기 k는 n과 같거나 작은 양의 정수이다.

추가로, 상기 레이더 센서 장치는 구동에 필요한 전력을 공급하기 위한 전원부를 더 포함하는데, 상기 전원부는 무선충전방식에 의해 전력이 충전가능할 수 있다. 이 경우, 상기 레이더 센서 장치는, 자기유도, 자기공진, 전자기파, 및 광 레이저 빔 중 어느 하나에 기반하여 무선충전이 이루어지게 된다.

이러한 레이더 센서 장치에서, n개의 레이더 신호 송신기는,

의 범위를 서로 달리하여 커버하게 된다.

한편, 상기 레이더 신호 송신기가 송신하는 상기 레이더 신호는 무지향성 신호이거나, 상기 제1 제어 모듈에서 설정가능한 수의 다지향성 신호일 수 있다.

그리고 상기 제2 설정 모듈은 상기 n개의 레이더 신호 수신기 중 k개를 선택하기 위한 스위칭모듈일 수 있는데, 이렇게 제2 설정 모듈인 스위칭 모듈에 의하여, k개의 레이더 신호 수신기가 선택되는 경우, 상기 선택된 레이더 신호 수신기는

의 범위를 추가로 커버하도록 커버리지(coverage)가 확장될 수 있다.

본 발명에 의하면, 무인비행체(드론; drone)나 자율주행장치 등과 같은 대상 물체에 장착되어 레이더 신호의 송신과 수신 정확도를 높임으로써, 대상 물체에 근접하는 물체를 감지하여 충돌위험성 및 충돌위험물체를 보다 정확하게 산출할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명으로 인한 효과는 전술된 사항에 비단 국한되지 아니하고 폭넓게 인정됨을 인지할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 레이더 센서 장치가 드론에 장착되어 활용되는 예시적인 양상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이더 센서 장치의 기능적 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 레이더 센서 장치의 제어부에 의하여, 레이더 신호 수신기가 커버하는 범위가 달라지는 양상을 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예에 대하여 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시되며, 본 발명에 따른 실시예는 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예는 도면에 예시되어 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, '포함하다', '구비하다', '가지다' 등의 용어는 특정된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분, 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 레이더 센서 장치에 대해 상세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 레이더 센서 장치가 드론(무인비행체)에 장착되어 활용되는 예시적인 양상을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 레이더 센서 장치의 기능적 구성도이다. 비록 도 1의 예시에서는 설명의 편의를 위하여, 레이더 센서 장치가 드론(무인비행체)에 장착되는 경우에 관하여 도시되었을지라도, 본 발명에 따른 레이더 센서 장치는 도 1에 도시된 무인비행체에 국한되지 아니하고 자율주행장치 등과 같이 기계적 구동이 자동으로 수행되는 경우, 자동차, 선박, 휠체어 등에 장착되어 장착된 대상이 이동하면, 근접하는 객체나 충돌 위험성이 있는 객체를 탐지할 뿐만 아니라, 정적인 상태에서도 주변 환경에 의하여 충돌가능성을 내포하고 있는 기계적 장치에 설치될 수도 있음은 물론이다. 즉, 본 발명에 따른 레이더 센서 장치는 부착되는 대상 객체와 관련하여, 레이더 신호를 송신하고 이에 관한 반사 신호를 수신하여 송수신된 신호간의 상관관계에 기반하여 충돌가능성을 미리 산출하여 자동적인 제어가 이루어지도록 함을 그 목적으로 함을 알 수 있다. 도 2의 기능적 블록도는 이러한 거시적인 관점에서 이해되어야 할 것이다.

먼저, 도 1을 참조하면 레이더 센서 장치는, 상기 대상 객체에 장착되는 본체(11); 상기 본체의 일 측에 설치되어 레이더 신호를 송신하는 레이더 신호 송신기(12); 및 상기 본체의 최외곽 둘레에 서로 이격되어 설치되어, 상기 송신된 레이더 신호의 반사신호를 각각 수신하는 복수 개(n)의 레이더 신호 수신기(13)를 포함하는데, 레이더 신호 수신기(13)는 본체(11)의 형태에 따라 그 개수를 달리할 수 있다.

도 1에서 도시된 양상은 본체가 정육각기둥의 형상을 갖고 그에 따라 각각의 모서리에 레이더 신호 수신기(13)가 배치됨으로써, 6개의 레이더 신호 수신기(13)가 도시되었는데, 즉, 본체 상부 모서리 수에 따라 수신기를 배치할 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이들 레이더 신호 수신기(13)는 그 수가 n개인 경우,

의 범위를 서로 달리하여 커버할 수 있다. 도 1의 예에서, 각각의 레이더 신호 수신기(13)는 60°씩 커버하게 된다.

한편, 레이더 신호 송신기(12)가 송신하는 상기 레이더 신호는 무지향성 신호이거나, 다지향성 신호일 수 있는데, 송신되는 신호와 관련하여 도 2의 기능도를 참조하여 보다 상세히 설명된다.

또한, 레이더 센서 장치의 본체(11)는 센서 장치의 송신부(12) 및 수신부(13)를 제어하고 운용하기 위한 제어부(14) 및 센서 장치의 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원부(15)를 더 포함할 수 있다.

제어부(14)는 상기 레이더 신호 송신기가 송신하는 레이더 신호 및 상기 레이더 신호 수신기가 수신하는 반사신호를 설정하는 제1 설정 모듈(141); 상기 레이더 신호 수신기 중 k개를 활성화할 수 있도록 설정하는 제2 설정 모듈(142); 및 상기 송신된 레이더 신호 및 상기 수신된 반사신호의 상관관계에 기반하여, 상기 무인비행체에 대한 충돌가능성을 산출하는 산출모듈(143)을 포함할 수 있고, 여기서 상기 k는 n과 같거나 작은 양의 정수이다.

제1 설정 모듈(141)은 레이더 신호 송신기(12)가 송신하는 레이더 신호 및 레이더 신호 수신기(13)가 수신하는 반사신호에 대한 규격이나 사양을 설정할 수 있기 때문에, 레이더 신호 송신기(12)는 제1 설정 모듈(141)에서의 설정 방식에 따라 무지향성 신호, 특정한 수의 범위를 갖는 다지향성 신호를 송신할 수 있게 된다.

한편, 제2 설정 모듈(142)은 레이더 센서 장치가 포함하는 다수의 레이더 신호 수신기 중 특정한 수의 수신기만을 활성화하기 위한 것으로, 레이더 신호 수신기의 수와 선택 양상에 따라 _nC_k개의 경우의 수로 운용될 수 있다. 이러한 제2 설정 모듈(142)은 다수의 레이더 신호 수신기 중 일부를 선택하기 위하여 스위칭 모듈로 운용될 수도 있고, 멀티플렉싱(multiplexing) 방식으로 운용될 수도 있다.

또한, 산출 모듈(143)은 레이더 신호 송신기에 의해 전송된 신호와 레이더 신호 수신기에 의해 수신된 신호 간의 상관관계에 따라 대상 물체의 충돌가능성을 도출하기 위한 것으로, 이는 관리자가 제작, 배포한 컴퓨터-판독가능 저장매체, 응용프로그램에 의하여 운용될 수 있다.

다음으로, 전원부(15)는 무선충전방식에 의해 전력이 충전가능할 수 있는데, 바람직하게는, 자기유도, 자기공진, 전자기파, 및 광 레이저 빔 중 어느 하나에 기반하여 무선충전이 이루어지도록 구현될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 레이더 센서 장치의 제어부에 의하여, 레이더 신호 수신기가 커버하는 범위가 달라지는 양상을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 앞서 설명된 도 1과 달리 본체의 상면이 오각형의 형태로 5개의 모서리를 구비하고 이에 따라 레이더 신호 수신기는 5개를 구비하고 있음을 알 수 있다. 그리고, 그에 따라 각각의 레이더 신호 수신기의 커버리지(coverage)는 제1 영역 내지 제5 영역과 같이, 각각 72°의 커버리지를 갖는 것이다.

이러한 도 3의 예시적인 양상에 대해, (도 4의 기능적 블록도로 표현된 것처럼) 제어부의 제2 설정 모듈(142)에 의해, 제1 레이더 신호 수신기(13₁), 제3 레이더 신호 수신기(13₃), 제4 레이더 신호 수신기(13₄)가 활성화되고, 제2 레이더 신호 수신기(13₂), 제5 레이더 신호 수신기(13₅)는 활성화되지 않은 것으로 가정한다.

이 경우, 활성화된 레이더 신호 수신기는 기존 커버리지 범위와 달리

의 커버리지를 추가하도록 그 범위가 확장될 수 있다. 도 3 및 도 4의 예에 적용하여 설명하면, 각각의 레이더 신호 수신기(13₁ 내지 13₅)는 모두 72°의 커버리지를 가졌지만, 활성화된 레이더 신호 수신기(13₁, 13₃, 13₄)는 추가로 28.8°의 커버리지를 확보하여, 그 커버리지가 72°에서 100.8°로 확장될 수 있는 것이다. 예컨대, 레이더 신호 수신기의 기존 커버리지의 중심축을 중심으로 좌, 우에 대해 추가 확보되는 커버리지를 균분하여 확장될 수 있는데, 반드시 이러한 확장 예에만 국한되지는 아니한다.

이처럼, 본 발명에 따른 레이더 센서 장치는, 대상 물체에 장착되어 레이더 신호의 송신과 수신 정확도를 높임으로써, 대상 물체에 인접한 충돌위험성 및 충돌위험물체를 보다 정확하게 감지할 수 있다는 효과가 인정된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

11: 본체
12: 레이더 신호 송신기
13: 레이더 신호 수신기
14: 제어부
141: 제1 설정 모듈
142: 제2 설정 모듈
15: 전원부

Claims (10)

1. 대상 물체에 장착되어 상기 대상 물체에 근접하는 객체를 감지하기 위한 레이더 센서 장치에 있어서,
   상기 레이더 센서 장치는 상기 대상 물체에 장착되는 본체;
   상기 본체의 일 측에 설치되어 레이더 신호를 송신하는 레이더 신호 송신기; 및
   상기 본체의 최외곽 둘레에 서로 이격되어 설치되어, 상기 송신된 레이더 신호의 반사신호를 각각 수신하는 복수 개(n)의 레이더 신호 수신기;
   를 포함하는, 레이더 센서 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 레이더 센서 장치의 상기 본체에 내장되는 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 레이더 신호 송신기가 송신하는 레이더 신호 및 상기 레이더 신호 수신기가 수신하는 반사신호를 설정하는 제1 설정 모듈;
   상기 레이더 신호 수신기 중 k개를 활성화할 수 있도록 설정하는 제2 설정 모듈; 및
   상기 송신된 레이더 신호 및 상기 수신된 반사신호의 상관관계에 기반하여, 상기 대상물체에 근접하는 객체와의 충돌가능성을 산출하는 산출모듈
   을 포함하며, 상기 k는 n과 같거나 작은 양의 정수인,
   레이더 센서 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 n개의 레이더 신호 송신기는,

   

   의 범위를 커버가능한 것을 특징으로 하는, 레이더 센서 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 레이더 신호 송신기가 송신하는 상기 레이더 신호는 무지향성 신호인 것을 특징으로 하는,
   레이더 센서 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 레이더 신호 송신기가 송신하는 상기 레이더 신호는 상기 제1 제어 모듈에서 설정가능한 수의 다지향성 신호인 것을 특징으로 하는,
   레이더 센서 장치.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 제2 설정 모듈은 상기 n개의 레이더 신호 수신기 중 k개를 선택하기 위한 스위칭모듈인 것을 특징으로 하는,
   레이더 센서 장치.
   
7. 제3항에 있어서,
   상기 제2 설정 모듈이 상기 n개의 레이더 신호 수신기 중 k개를 선택한 경우, 상기 선택된 레이더 신호 수신기는

   

   의 범위를 추가로 커버가능한 것을 특징으로 하는,
   레이더 센서 장치.
   
8. 제3항에 있어서,
   상기 레이더 센서 장치의 구동에 요구되는 전력을 공급하기 위한 전원부를 더 포함하는,
   레이더 센서 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 전원부는 무선충전방식에 의해 전력이 충전가능한 것을 특징으로 하는,
   레이더 센서 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 전원부가 무선충전방식에 의하는 경우, 상기 무인비행체용 레이더 센서 장치는, 자기유도, 자기공진, 전자기파, 및 광 레이저 빔 중 어느 하나에 기반하여 상기 무선충전방식이 구현되는 것을 특징으로 하는,
    레이더 센서 장치.

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