KR20190037401A - 객체를 검출하는 uwb 레이더 시스템 및 uwb 레이더 시스템의 객체 검출방법 - Google Patents

객체를 검출하는 uwb 레이더 시스템 및 uwb 레이더 시스템의 객체 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템 및 UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템은 객체에 펄스 신호를 전송하는 UWB 레이더 송신부; 객체에서 반사되어 나오는 펄스 로우 데이터를 수신하여, 다중 배경 차분 연산을 이용하여 객체를 검출하는 UWB 레이더 수신부; UWB 레이더 송신부 및 UWB 레이더 수신부를 제어하는 메인 컨트롤러부; 및 메인 컨트롤러부의 제어에 따라 UWB 레이더 수신부에서 출력된 데이터를 저장하는 데이터 저장부를 포함한다.

Description

객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템 및 UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법{ULTRA WIDE BAND RADAR SYSTEM OF DETECTING TO OBJECT AND METHOD FOR DETECTING TO OBJECT OF ULTRA WIDE BAND RADAR SYSTEM}
본 발명은 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템 및 UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 객체에서 반사되어 나오는 펄스 로우 데이터를 수신하여 다중 배경 차분 연산으로 객체를 검출하는 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템 및 UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법에 관한 것이다.
종래의 배경 차분 알고리즘은 전체 신호 즉 움직이는 신호와 비교하기 때문에 움직임에 대한 신호 반영이 좋지만, 움직임 신호의 에러 등이 한번에 반영되어 에러 신호도 증가하는 문제점이 있었다.
예를 들면, 순간적인 위상 변화 및 프레임간 신호 계단 현상 등이 발생하여 에러 신호가 증가하는 경우가 있었다.
이에 따라, 검출하고자 하는 객체가 정지한 경우 등과 같은 경우에도 검출 정확도를 높여주는 기술의 개발이 시급한 실정이다.
[관련기술문헌]
1. 레이더 검출에서의 적응적 검출 시스템 및 적응적 검출 방법(특허출원번호 제10-2004-7014015호)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 검출하고자 하는 객체의 이전 상태 신호를 활용하여 객체의 정지 유무를 판단함으로써, 객체가 정지한 경우 현재 상태의 신호 정보가 배경 차분 계산 과정에 반영되도록 하여 위치 정보를 나타내는 펄스 크기가 감소되는 것을 방지하고자 하는 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템 및 UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 UWB 레이더를 이용하여 대상 객체를 검출할 때 검출 정확도를 높이고자 하는 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템 및 UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템은 객체에 펄스 신호를 전송하는 UWB 레이더 송신부; 객체에서 반사되어 나오는 펄스 로우 데이터를 수신하여, 다중 배경 차분 연산을 이용하여 객체를 검출하는 UWB 레이더 수신부; UWB 레이더 송신부 및 UWB 레이더 수신부를 제어하는 메인 컨트롤러부; 및 메인 컨트롤러부의 제어에 따라 UWB 레이더 수신부에서 출력된 데이터를 저장하는 데이터 저장부를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, UWB 레이더 송신부는, 신호를 발생하는 신호 발생부, 신호 발생부에서 발생된 신호를 증폭하는 신호 증폭부 및 신호 증폭부에서 증폭된 펄스 신호를 객체로 전송하는 송신용 안테나를 포함하고, UWB 레이더 수신부는, 객체에서 반사되어 나오는 펄스 로우 데이터를 수신하는 수신용 안테나, 수신용 안테나를 통해 전달받은 펄스 로우 데이터에서 노이즈를 저감하는 노이즈 저감부 및 노이즈 저감부를 통해 노이즈가 저감된 펄스 로우 데이터를 수신한 후 다중 배경 차분 연산을 이용하여 객체를 검출하는 레이더 객체 검출부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 레이더 객체 검출부는, 노이즈 저감부를 통해 노이즈가 저감된 펄스 로우 데이터를 수신하는 데이터 수신부; 데이터 수신부에서 수신된 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링하는 추세 제거부; 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 있는지 여부를 판단하여, 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 있다고 판단될 경우, 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터와 현 시점의 펄스 로우 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용하는 제1차 가중치 결정부; 가중치가 적용된 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터 및 현 시점의 펄스 로우 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행하는 제1차 배경 차분 연산부; 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 제1차 배경 차분 연산을 통해 출력된 데이터인 클러터 데이터가 있는지 여부를 판단하여, 이전 시점에 저장된 클러터 데이터가 있다고 판단될 경우, 이전 시점에 저장된 클러터 데이터와 현 시점의 클러터 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용하는 제2차 가중치 결정부; 및 가중치가 적용된 이전 시점에 저장된 클러터 데이터 및 현 시점의 클러터 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행하는 제2차 배경 차분 연산부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 없다고 판단될 경우, 현 시점의 펄스 로우 데이터를 저장하는 이전 데이터 비교 저장부; 및 이전 시점에 저장된 클러터 데이터가 없다고 판단될 경우, 현 시점의 클러터 데이터를 저장하는 이전 클러터 데이터 비교 저장부를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1차 배경 차분 연산부 및 제2차 배경 차분 연산부는, 아래의 수학식에 의해 객체만의 정보를 갖는 신호를 획득하는, 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템.
Yi=(1-a)Yi -1+aXi
Zi=Xi-Yi
여기서, Yi는 i번째 추정된 배경 잡음의 크기이고, Xi는 i번째 수신된 신호이고, a는 Xi의 반응 비율을 나타내는 가중치이고, Yi - 1는 이전에 추정된 배경 잡음의 크기이며, Zi는 객체만의 정보를 갖는 신호이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법은 UWB 레이더 송신부에서, 객체에 펄스 신호를 전송하는 단계; UWB 레이더 수신부에서, 객체에서 반사되어 나오는 펄스 로우 데이터를 수신하여, 다중 배경 차분 연산을 이용하여 객체를 검출하는 단계; 메인 컨트롤러부에서, UWB 레이더 송신부 및 상기 UWB 레이더 수신부를 제어하는 단계; 데이터 저장부에서, 메인 컨트롤러부의 제어에 따라 UWB 레이더 수신부에서 출력된 데이터를 저장하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, UWB 레이더 수신부에 포함된 객체 검출부의 데이터 수신부에서, 노이즈 저감부를 통해 노이즈가 저감된 펄스 로우 데이터를 수신하는 단계; 객체 검출부의 추세 제거부에서, 데이터 수신부에서 수신된 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링하는 단계; 객체 검출부의 제1차 가중치 결정부에서, 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터가 있는지 여부를 판단하여, 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터가 있다고 판단될 경우, 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터와 현 시점의 펄스 로우 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용하는 단계; 객체 검출부의 제1차 배경 차분 연산부에서, 가중치가 적용된 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터 및 현 시점의 펄스 로우 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행하는 단계; 객체 검출부의 제2차 가중치 결정부에서, 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 제1차 배경 차분 연산을 통해 출력된 데이터인 클러터 데이터가 있는지 여부를 판단하여, 이전 시점에 저장된 클러터 데이터가 있다고 판단될 경우, 이전 시점에 저장된 클러터 데이터와 현 시점의 클러터 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용하는 단계; 및 객체 검출부의 제2차 배경 차분 연산부에서, 가중치가 적용된 이전 시점에 저장된 클러터 데이터 및 현 시점의 클러터 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 객체 검출부의 이전 데이터 비교 저장부에서, 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 없다고 판단될 경우, 현 시점의 펄스 로우 데이터를 저장하는 단계; 및 객체 검출부의 이전 클러터 데이터 비교 저장부에서, 이전 시점에 저장된 클러터 데이터가 없다고 판단될 경우, 현 시점의 클러터 데이터를 저장하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 객체의 이전 상태 신호를 활용하여 객체의 정지 유무를 판단함으로써, 객체가 정지한 경우 현재 상태의 신호 정보가 배경 차분 계산 과정에 반영되도록 하여 위치 정보를 나타내는 펄스 크기가 감소되는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 UWB 레이더를 이용하여 대상 객체를 검출할 때 검출 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 객체를 검출하는 레이더 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 객체를 검출하는 레이더 시스템의 UWB 레이더 수신부에 포함된 레이더 객체 검출부(310)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 객체 검출부의 객체 검출 방법을 도시한 순서도이다.
도 4a는 본 발명의 추세 제거부를 통과하기 전의 객체의 움직임 신호를 검출한 실험 데이터이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 추세 제거부를 통하여 데이터 수신부에서 수신된 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링한 후 객체의 움직임 신호를 검출한 실험 데이터를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 (software), 또는 하드웨어 (hardware) 로 구성된, 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 디지털 신호 처리 디바이스 (Digital Signal Processing Device) 의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 객체를 검출하는 레이더 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 객체를 검출하는 레이더 시스템(100)은 UWB(Ultra Wide Band) 레이더 송신부(200), UWB 레이더 수신부(300), 메인 컨트롤러부(400) 및 데이터 저장부(500)를 포함한다.
UWB 레이더 송신부(200)는 객체(object)에 펄스 신호(pulse signal)를 전송하는 역할을 수행한다.
구체적으로, UWB 레이더 송신부(200)는 신호를 발생하는 신호 발생부(210), 신호 발생부(210)에서 발생된 신호를 증폭하는 신호 증폭부(220) 및 신호 증폭부(220)에서 증폭된 펄스 신호(pulse signal)를 객체(object)로 전송하는 송신용 안테나(230)를 포함한다.
UWB 레이더 수신부(300)는 객체에서 반사되어 나오는 펄스 로우 데이터(pulse raw data)를 수신하여, 다중 배경 차분 연산을 이용하여 객체를 검출하는 역할을 수행한다.
구체적으로, UWB 레이더 수신부(300)는 객체에서 반사되어 나오는 펄스 로우 데이터(pulse raw data)를 수신하는 수신용 안테나(330), 수신용 안테나(330)를 통해 전달받은 펄스 로우 데이터에서 노이즈를 저감하는 노이즈 저감부(320) 및 노이즈 저감부(320)를 통해 노이즈가 저감된 펄스 로우 데이터를 수신한 후, 다중 배경 차분 연산을 이용하여 객체를 검출하는 레이더 객체 검출부(310)를 포함한다.
메인 컨트롤러부(400)는 UWB 레이더 송신부 및 UWB 레이더 수신부를 제어하는 역할을 수행한다.
데이터 저장부(500)는 메인 컨트롤러부(400)의 제어에 따라 UWB 레이더 수신부(300)에서 출력된 데이터를 저장한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 객체를 검출하는 레이더 시스템의 UWB 레이더 수신부에 포함된 레이더 객체 검출부(310)의 구성을 도시한 도면이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 객체 검출부(310)는 데이터 수신부(311), 추세 제거부(312), 이전 데이터 비교 저장부(313), 제1차 가중치 결정부(314), 제1차 배경차분 연산부(315), 이전 클러터 데이터 비교 저장부(316), 제2차 가중치 결정부(317) 및 제2 배경차분 연산부(318)를 포함한다.
데이터 수신부(311)는 노이즈 저감부(320)를 통해 노이즈가 저감된 펄스 로우 데이터를 수신한다.
추세 제거부(312)는 데이터 수신부(311)에서 수신된 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링(scaling)한다. 구체적으로, 추세 제거부(312)는 데이터 수신부(311)에서 수신된 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 맞추는 역할을 한다.
이전 데이터 비교 저장부(313)는 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 있는지 여부를 판단하여, 만약 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 없다고 판단될 경우, 현 시점의 펄스 로우 데이터를 저장한다.
즉, 이전 데이터 비교 저장부(313)에서 저장된 현 시점의 펄스 로우 데이터는 현 시점을 기준으로 바로 다음 시점에 이전 데이터 비교 저장부(313)에서 판단하게 될 이점 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 된다.
제1차 가중치 결정부(314)는 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 있는지 여부를 판단하여, 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 있다고 판단될 경우, 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터와 현 시점의 펄스 로우 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용한다.
여기서, 가중치(a)는 아래의 <수학식 1>에서 Yi(i번째 추정된 배경 잡음의 크기)를 결정할 때 적용된다.
<수학식 1>
Yi=(1-a)Yi -1+aXi
여기서, Yi는 i번째 추정된 배경 잡음의 크기이고, Xi는 i번째 수신된 신호이고, a는 Xi의 반응 비율을 나타내는 가중치이고, Yi - 1는 이전에 추정된 배경 잡음의 크기이다.
제1차 배경차분 연산부(315)는 가중치가 적용된 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터 및 현 시점의 펄스 로우 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행한다.
여기서, 배경 차분 연산이란 객체를 제외한 배경을 나타내는 데이터 값에서 현재 검출하고자 하는 객체가 포함된 데이터 값의 차이를 나타낸 것으로 정의된다.
구체적으로, 제1차 배경 차분 연산을 통해 출력되는 객체만의 정보를 갖는 신호(Zi)는 상술한 <수학식 1>에서 출력된 Yi 값을 이용하여 아래의 <수학식 2>에 의해서 결정된다.
<수학식 2>
Zi=Xi-Yi
여기서, Zi는 객체만의 정보를 갖는 신호이다.
이전 클러터 데이터 비교 저장부(316)는 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 클러터 데이터(clutter data)가 있는지 여부를 판단한 후, 만약 이전 시점에 저장된 클러터 데이터가 없다고 판단될 경우, 현 시점의 클러터 데이터를 저장한다.
즉, 이전 클러터 데이터 비교 저장부(316)에서 저장된 현 시점의 클러터 데이터는 현 시점을 기준으로 바로 다음 시점에 이전 클러터 데이터 비교 저장부(316)에서 판단하게 될 이점 시점에 저장된 클러터 데이터가 된다.
여기서, 클러터 데이터란 제1차 배경 차분 연산부(315)를 통해 출력된 데이터로 정의된다.
제2차 가중치 결정부(317)는 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 제1차 배경 차분 연산을 통해 출력된 데이터인 클러터 데이터가 있는지 여부를 판단하여, 이전 시점에 저장된 클러터 데이터가 있다고 판단될 경우, 이전 시점에 저장된 클러터 데이터와 현 시점의 클러터 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용한다.
여기서, 가중치(a)는 상술한 <수학식 1>과 동일한 방식으로 적용된다.
제2차 배경 차분 연산부(318)는 가중치가 적용된 이전 시점에 저장된 클러터 데이터 및 현 시점의 클러터 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행한다.
구체적으로, 제2차 배경 차분 연산을 통해 출력되는 객체만의 정보를 갖는 신호(Zi)는 상술한 <수학식 1> 및 <수학식 2>에 의해서 결정된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 객체 검출부의 객체 검출 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 수신부(311)는 노이즈 저감부(320)를 통해 노이즈가 저감된 펄스 로우 데이터를 수신한다(S310).
이후, 추세 제거부(312)는 데이터 수신부(311)에서 수신된 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링한다(S320).
이후, 이전 데이터 비교 저장부(313)는 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 있는지 여부를 판단한다(S330).
만약, 상술한 판단과정(S330)에서, 이전 데이터 비교 저장부(313)에서 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 있다고 판단될 경우, 제1차 가중치 결정부(314)는 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터와 현 시점의 펄스 로우 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용한다(S340).
이후, 제1차 배경 차분 연산부(315)는 가중치가 적용된 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터 및 현 시점의 펄스 로우 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행한다(S350).
이후, 이전 클러터 데이터 비교 저장부(316)는 현 시점을 기준으로 이전 시점의 클러터 데이터가 있는지 여부를 판단한다(S360).
만약, 상술한 판단과정(S360)에서, 이전 클러터 데이터 비교 저장부(316)에서 이전 시점에 저장된 클러터 데이터가 있다고 판단될 경우, 제2차 가중치 결정부(317)는 이전 시점에 저장된 클러터 데이터와 현 시점의 클러터 데이터를 비교하기 위해 제2차 가중치를 적용한다(S370).
이후, 제2차 배경 차분 연산부(318)는 가중치가 적용된 이전 시점에 저장된 클러터 데이터 및 현 시점의 클러터 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행한다(S380).
만약, 상술한 판단과정(S330)에서, 이전 데이터 비교 저장부(313)에서 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 펄스 로우 데이터가 없다고 판단될 경우, 이전 데이터 비교 저장부(313)는 현 시점의 펄스 로우 데이터를 저장한다(S331).
만약, 상술한 판단과정(S360)에서, 이전 클러터 데이터 비교 저장부(316)에서 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 클러터 데이터가 없다고 판단될 경우, 이전 클러터 데이터 비교 저장부(316)는 현 시점의 클러터 데이터를 저장한다(S361).
도 4a는 본 발명의 추세 제거부를 통과하기 전의 객체의 움직임 신호를 검출한 실험 데이터이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 추세 제거부를 통하여 데이터 수신부에서 수신된 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링한 후 객체의 움직임 신호를 검출한 실험 데이터를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4a는 본 발명의 추세 제거부(312)를 통과하기 전의 객체의 움직임 신호를 검출한 실험 데이터이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 객체의 움직임 값을 실험자가 정확히 파악할 수 있도록 하는 데이터를 제공하지 못한다.
그러나, 도 4b의 본 발명의 일 실시 예에 따른 추세 제거부(312)를 통하여 데이터 수신부(311)에서 수신된 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링한 후 객체의 움직임 신호를 검출한 실험 데이터에서는 객체의 움직임을 값을 실험자가 한눈에 정확히 파악할 수 있도록 하는 데이터를 제공하는 장점이 있다.
예를 들면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 데이터 수신부(311)에서 수신된 펄스 로우 데이터 값이 55(y축)인 경우에서, 추세 제거부(312)를 통하여 데이터 수신부(311)에서 수신된 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링한 후에는 객체의 움직임을 값을 실험자가 한눈에 정확히 파악할 수 있도록 하는 데이터를 제공한다.
본 명세서에서, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능 (들) 을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈 또는 그 2개의 결합으로 직접 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로 (ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 레이더 시스템
200 UWB 레이더 송신부
210 신호 발생부
220 신호 증폭부
230 송신용 안테나
300 UWB 레이더 수신부
310 레이더 검출부
311 데이터 수신부
312 추세 제거부
313 이전 데이터 비교 저장부
314 제1차 가중치 결정부
315 제1차 배경 차분 연산부
316 이전 클러터 데이터 비교 저장부
317 제2차 가중치 결정부
318 제2차 배경 차분 연산부
400 메인 컨트롤러부
500 데이터 저장부

Claims (8)

  1. 객체(object)에 펄스 신호(pulse signal)를 전송하는 UWB(Ultra Wide Band) 레이더 송신부;
    상기 객체에서 반사되어 나오는 펄스 로우 데이터(pulse raw data)를 수신하여, 다중 배경 차분 연산을 이용하여 상기 객체를 검출하는 UWB 레이더 수신부;
    상기 UWB 레이더 송신부 및 상기 UWB 레이더 수신부를 제어하는 메인 컨트롤러부; 및
    상기 메인 컨트롤러부의 제어에 따라 상기 UWB 레이더 수신부에서 출력된 데이터를 저장하는 데이터 저장부를 포함하는, 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 UWB 레이더 송신부는,
    신호를 발생하는 신호 발생부, 상기 신호 발생부에서 발생된 신호를 증폭하는 신호 증폭부 및 상기 신호 증폭부에서 증폭된 상기 펄스 신호를 상기 객체로 전송하는 송신용 안테나를 포함하고,
    상기 UWB 레이더 수신부는,
    상기 객체에서 반사되어 나오는 상기 펄스 로우 데이터를 수신하는 수신용 안테나, 상기 수신용 안테나를 통해 전달받은 상기 펄스 로우 데이터에서 노이즈를 저감하는 노이즈 저감부 및 상기 노이즈 저감부를 통해 노이즈가 저감된 상기 펄스 로우 데이터를 수신한 후 상기 다중 배경 차분 연산을 이용하여 상기 객체를 검출하는 레이더 객체 검출부를 포함하는, 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이더 객체 검출부는,
    상기 노이즈 저감부를 통해 노이즈가 저감된 상기 펄스 로우 데이터를 수신하는 데이터 수신부;
    상기 데이터 수신부에서 수신된 상기 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링(scaling)하는 추세 제거부;
    현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터가 있는지 여부를 판단하여, 상기 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터가 있다고 판단될 경우, 상기 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터와 현 시점의 상기 펄스 로우 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용하는 제1차 가중치 결정부;
    상기 가중치가 적용된 상기 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터 및 상기 현 시점의 상기 펄스 로우 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행하는 제1차 배경 차분 연산부;
    현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 상기 제1차 배경 차분 연산을 통해 출력된 데이터인 클러터 데이터(clutter data)가 있는지 여부를 판단하여, 상기 이전 시점에 저장된 상기 클러터 데이터가 있다고 판단될 경우, 상기 이전 시점에 저장된 상기 클러터 데이터와 현 시점의 상기 클러터 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용하는 제2차 가중치 결정부; 및
    상기 가중치가 적용된 상기 이전 시점에 저장된 상기 클러터 데이터 및 상기 현 시점의 상기 클러터 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행하는 제2차 배경 차분 연산부를 포함하는, 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터가 없다고 판단될 경우, 상기 현 시점의 상기 펄스 로우 데이터를 저장하는 이전 데이터 비교 저장부; 및
    상기 이전 시점에 저장된 상기 클러터 데이터가 없다고 판단될 경우, 상기 현 시점의 상기 클러터 데이터를 저장하는 이전 클러터 데이터 비교 저장부를 더 포함하는, 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1차 배경 차분 연산부 및 상기 제2차 배경 차분 연산부는,
    아래의 수학식에 의해 상기 객체만의 정보를 갖는 신호를 획득하는, 객체를 검출하는 UWB 레이더 시스템.
    Yi=(1-a)Yi -1+aXi
    Zi=Xi-Yi
    여기서, Yi는 i번째 추정된 배경 잡음의 크기이고, Xi는 i번째 수신된 신호이고, a는 Xi의 반응 비율을 나타내는 가중치이고, Yi - 1는 이전에 추정된 배경 잡음의 크기이며, Zi는 객체만의 정보를 갖는 신호이다.
  6. UWB 레이더 송신부에서, 객체에 펄스 신호를 전송하는 단계;
    UWB 레이더 수신부에서, 상기 객체에서 반사되어 나오는 펄스 로우 데이터를 수신하여, 다중 배경 차분 연산을 이용하여 상기 객체를 검출하는 단계;
    메인 컨트롤러부에서, 상기 UWB 레이더 송신부 및 상기 UWB 레이더 수신부를 제어하는 단계;
    데이터 저장부에서, 상기 메인 컨트롤러부의 제어에 따라 상기 UWB 레이더 수신부에서 출력된 데이터를 저장하는 단계를 포함하는, UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 UWB 레이더 수신부에 포함된 객체 검출부의 데이터 수신부에서, 상기 노이즈 저감부를 통해 노이즈가 저감된 상기 펄스 로우 데이터를 수신하는 단계;
    상기 객체 검출부의 추세 제거부에서, 상기 데이터 수신부에서 수신된 상기 펄스 로우 데이터의 평균 신호 레벨을 0으로 스케일링하는 단계;
    상기 객체 검출부의 제1차 가중치 결정부에서, 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터가 있는지 여부를 판단하여, 상기 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터가 있다고 판단될 경우, 상기 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터와 현 시점의 상기 펄스 로우 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용하는 단계;
    상기 객체 검출부의 제1차 배경 차분 연산부에서, 상기 가중치가 적용된 상기 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터 및 상기 현 시점의 상기 펄스 로우 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행하는 단계;
    상기 객체 검출부의 제2차 가중치 결정부에서, 현 시점을 기준으로 이전 시점에 저장된 상기 제1차 배경 차분 연산을 통해 출력된 데이터인 클러터 데이터(clutter)가 있는지 여부를 판단하여, 상기 이전 시점에 저장된 상기 클러터 데이터가 있다고 판단될 경우, 상기 이전 시점에 저장된 상기 클러터 데이터와 현 시점의 상기 클러터 데이터를 비교하기 위해 가중치를 적용하는 단계; 및
    상기 객체 검출부의 제2차 배경 차분 연산부에서, 상기 가중치가 적용된 상기 이전 시점에 저장된 상기 클러터 데이터 및 상기 현 시점의 상기 클러터 데이터 간에 배경 차분 연산을 수행하는 단계를 포함하는, UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 객체 검출부의 이전 데이터 비교 저장부에서, 상기 이전 시점에 저장된 상기 펄스 로우 데이터가 없다고 판단될 경우, 상기 현 시점의 상기 펄스 로우 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 객체 검출부의 이전 클러스터 데이터 비교 저장부에서, 상기 이전 시점에 저장된 상기 클러터 데이터가 없다고 판단될 경우, 상기 현 시점의 상기 클러터 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는, UWB 레이더 시스템의 객체 검출방법.






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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210002219A (ko) * 2019-06-27 2021-01-07 세메스 주식회사 챔버내 로봇추적제어시스템
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KR20210057364A (ko) 2019-11-12 2021-05-21 주식회사 오딘로보틱스 Uwb 태그를 추적하는 객체 추적 이동 로봇의 객체 위치 인식률 향상을 위한 uwb 앵커 제어 시스템
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