KR20200039701A - 수신 안테나의 1차원 확산 배치에 의해 2차원에서 물체의 각도를 결정하기 위한 수신 어레이를 가진 영상 레이더 시스템 - Google Patents

수신 안테나의 1차원 확산 배치에 의해 2차원에서 물체의 각도를 결정하기 위한 수신 어레이를 가진 영상 레이더 시스템 Download PDF

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안드레 기어리
요한나 구에틀레인-홀저
세바스티안 만
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아스틱스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 제1차원 및 제2차원을 가진 2차원 공간에서 물체의 위치를 결정하기 위한 장치와 이 장치를 이용하는 방법에 관한 것이며, 제2차원의 방향 벡터는 제1차원의 방향 벡터와 직교하고, 하나 이상의 송신 안테나(3)를 가진 하나 이상의 송신기(1) 및, 디지털 빔포밍에 의해 제1차원을 스캐닝하기 위한 수신 안테나들(6)의 열들을 가진 하나 이상의 수신 안테나 어레이(Rx 어레이)를 가진 영상 수신기 회로(2)를 포함하며, 여기서 수신 안테나 어레이는 선형 어레이, 희소 어레이(sparse array), 또는 확대된 애퍼처를 가진 어레이를 가지며, 또한 수신 회로(2)의 수신 안테나 어레이의 수신 안테나들(6)의 열들은 곡선 함수에 따라 또는 2차원 기하학적 물체의 윤곽을 따라 제1차원에서 선형으로 배열된다.

Description

수신 안테나의 1차원 확산 배치에 의해 2차원에서 물체의 각도를 결정하기 위한 수신 어레이를 가진 영상 레이더 시스템
본 발명은 제1차원 및 제2차원을 갖는 2차원 공간에서 물체들의 위치를 결정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 제2차원의 방향 벡터는 제1차원의 방향 벡터와 직교하며, 적어도 하나의 송신 안테나를 가진 적어도 하나의 송신기와, 디지털 빔포밍(beamforming)에 의해 상기 제1차원을 스캐닝하는 수신 안테나들의 열을 가진 적어도 하나의 수신 안테나 어레이(Rx 어레이)를 가진 영상 수신기 회로를 포함한다.
다양한 빔 스위핑(beam sweeping) 방법이 현재 자동차 응용 분야의 영상 레이더 센서 기술에 사용되고 있으며, 이 방법들은 세 가지 범주로 세분될 수 있다. 이들은 안테나의 기계적 움직임, 아날로그 위상 시프터를 사용한 빔 스위핑, 및 "디지털 빔포밍" 원리를 사용한 디지털 빔 스위핑을 통한 아날로그 빔포밍이다. 이 경우, 적어도 하나의 송신 채널 및 복수의 수신 채널이 필요하고, 안테나 로브는 디지털화된 수신 신호의 위상 시프트에 의해 형성된다. 이 기술은 고주파 프론트엔드(radio-frequency frontend )의 하드웨어 경비를 최소한으로 줄이고 동시에 시스템의 신뢰성과 유연성을 증가시킨다. 더욱이, 평면 안테나가 사용될 수 있으며, 이는 센서의 작고 비용-효과적인 설계를 가능하게 한다.
1차원 디지털 빔포밍의 사용은 자동차 레이더 센서에서 확립되었다. 그러나,이 기술은, 불리하게도, 2차원 공간에서 물체의 위치에 관한 결론을 도출하는 것이 아니라, 1차원에서의 위치 결정만 가능하게 한다.
특허문헌 DE 10 2011 113018 A1은 복수의 송신 채널의 사용을 설명하는데, 이 경우 MIMO-on-TX에 의해 애퍼처(aperture)가 합성적으로 확대되어 스위프 각도의 증가를 허용한다. 또한, 2차원 공간에서 물체의 위치를 결정하기 위한 다양한 방법이 존재하며, 이들 각각의 방법은 개별적인 강점과 약점을 갖는다.
완전히 채워진 2차원 배열을 사용하면 개별 행과 열에 대하여 빔 형성기(beamformer)를 적용할 수 있으므로 CFAR 알고리즘을 통해 2차원 위치 결정이 가능하다. 이 아키텍처는 사이드로브(sidelobe)의 높은 억제를 제공하고 잘못된 경보의 발생을 줄인다. 이 아키텍처의 단점은 복잡한 구조로 인해 발생하며, 이는 자동차 응용 분야에서 유용성을 상당히 제한한다. 이러한 아키텍처의 주요 사용 분야는 주로 군사 응용 분야에서 발견된다. 조밀하게 채워진 어레이 외에도, 소위 "희소 어레이(sparse arrays)"가 사용되는데, 이 경우 2차원 수신 어레이 내 안테나 열이 의도적으로 생략된다. 이 구현에서, 감소된 사이드로브 억제를 희생으로 라우팅 경비가 상당히 감소된다. 또한, 소위 진폭 모노펄스(amplitude monopulse)를 갖는 덜 복잡한 아키텍처가 사용된다. 상기 2차원 빔포밍은 2개의 송신 안테나 및 하나의 수신 어레이로부터 발생하며, 여기서 송신 안테나들은 서로에 대해 기울어진 안테나 패턴을 갖는다. 2차원에서의 위치 결정은 안테나 패턴 및 수신 신호들의 진폭 비교에 기인한다. 그러나, 이 방법은, 자동차에서 설치 위치 및 커버링의 유형의 결과로서 일부 경우들에서 안테나들의 지향성 패턴의 심각한 왜곡이 발생할 수 있기 때문에 레이더 센서의 복잡하고 개별적인 교정이 필요하다는 단점이있다.
이 문제는 위상 모노펄스를 사용하면 피할 수 있다(DE 10 2014 014864 A1 참조). 이 아키텍처는 진폭 모노펄스의 경우에서의 아키텍처와 유사하게 구성된다. 그러나, 진폭 대신에, 2개의 가상 수신 어레이의 수신 신호들 사이의 위상차가 신호 처리에서 평가된다. 전술한 방법들에 부가하여, Tx 및/또는 Rx 안테나의 알려진 빔 특성에 기초하여 위치 결정을 구현하는 것이 또한 가능하다.
불리하게도 여기서도 하나 또는 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 어레이가 사용되고, 각각의 수신 안테나 어레이는 수신 안테나들의 복수의 열을 가지므로 결국 상당한 공간 요구 및 라우팅 경비를 초래하며, 특히 시스템의 비용에 결정적인 영향을 미친다. 따라서, 기능 손실없이 수신 안테나들의 열의 수를 최소화하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 의해 해결되는 문제는 디지털 빔포밍을 사용하는 영상 레이더 센서에 의해 공간에서 하나 이상 물체의 위치를 비접촉 결정하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이 문제는 청구항 1에서 주장된 장치 및 청구항 11에서 주장된 방법에 의해 본 발명에 따라 해결된다. 본 발명의 기본 개념은 수신 안테나 어레이가 선형 어레이, 희소 어레이, 또는 확대된 애퍼처를 갖는 어레이를 가지며, 여기서 수신기 회로의 수신 안테나 어레이의 수신 안테나들의 열들은 곡선 함수에 따라 또는 2차원 기하학적 물체의 윤곽에 따라 제1차원에서 선형으로 배열되고 제2차원에서 퍼져 있다.
여기서 본 발명은 두 차원의 작은 사이드로브와 함께 물체의 위치를 결정하기 위해 디지털 빔포밍을 수행할 수 있다는 사실에 의해 구별된다. 상기 작은 사이드로브는 애플리케이션에서 낮은 오경보 율을 보장할 수 있게 한다.
특히 유리하게는, 제2 송신 안테나 또는 대안으로 제2 수신 안테나 어레이가 제2차원에서의 위치 결정을 위해 반드시 요구되는 것은 아닌 방식으로 제1차원에서 선형으로 배열된 수신 안테나 어레이 배열이 사용된다. 설명된 밀리미터파 레이더 센서의 사용 분야는 주로 자동차 응용 분야에 중점을 두기 때문에, 특히, 센서의 크기, 방위 및 고도에서 거리 및 각도 해상도 및 필요한 업데이트 속도와 그에 따른 개별 측정의 최대 지속시간에 관한 센서의 요구사항을 초래한다. 동시에, 센서 시스템이 지연없이 장애물을 식별하고 상기 장애물의 위치 및 범위와 같은 자동차 관련 데이터에 이용 가능해야 하기 때문에 높은 신뢰성이 가능하다. 유리하게는, 여기에는 하나 또는 대안으로 다수의 송신 안테나 및 다수의 수신 안테나 어레이가 사용되고, 각각의 수신 안테나 어레이는 다수 열의 수신 안테나들을 가지기 때문에, 결과적으로 이는 상당한 공간 요구 및 라우팅 비용을 초래하고, 특히 시스템의 비용에 결정적인 영향을 미친다. 따라서, 기능의 손실없이 수신 안테나의 열의 수를 최소화하는 것이 목표이다.
바람직하게는, 수신기 회로의 수신 안테나들의 열들은 제1차원에서 직선형, 삼각형, 톱니형 또는 정현파형(sinusoidally)으로 배열된다. 대안으로, 수신기 회로의 수신 안테나들의 열들은 제1차원에서 직사각형, 원형, 또는 타원형으로 배열된다.
유리하게는, 설명된 수신 안테나 어레이(Rx-Array)는 선형 어레이, 희소 어레이, 또는 큰 애퍼처 및 임의로 배치된 안테나들의 어레이이다. 이 경우에, 수신 안테나들의 개별 열들의 배열은 임의의 곡선 함수, 예를 들어 직선형, 삼각형, 톱니형, 사인 함수, 또는 대안으로 2차원 기하학적 물체의 개방형 또는 폐쇄형 윤곽에, 예를 들어 사각형, 삼각형(개방형 윤곽을 가진: V 자형), 원 (개방형 윤곽을 가진: 원호) 또는 타원 등의 도움으로 달성되며, 여기서 각각의 경우, 제1 및 제2차원의 배향은 미리 정의되고 상기 어레이는 제2차원에서 확산된다. 어레이가 제2차원에서 확산되는 결과로서, 설명된 어레이는, 추가의 수신 안테나 어레이 없이, 작은 사이드로브와 함께 2차원 공간에서 물체의 위치에 관한 정보를 동시에 얻는 것을 가능하게 한다.
바람직하게는, 수신기 회로의 수신 안테나들의 열들의 위상 중심들은 제2차원에서 비규칙적인 패턴으로 배열된다.
따라서, 수신 안테나들의 열들은 비규적인 패턴으로 확산되고, 수신 안테나들(6)의 열들의 제2차원에서의 상이한 이산 위치의 수(
Figure pct00001
)는 적어도 3이지만, 바람직하게는
Figure pct00002
, 여기서
Figure pct00003
는 전체적으로 사용되는 수신 안테나들의 열들의 수이다. 포지셔닝을 단순화하기 위해, 랜덤 함수가 사용될 수 있으며, 제2차원의 평균값으로부터 최대 편차의 간격은 미리 정의된다.
바람직하게는, 수신기 회로의 실제 수신 안테나 어레이(Rx ANT)는 MIMO-on-Tx에 의해 적어도 2개의 스위칭 가능한 송신 안테나에 의해 확대되어 다수의 가상 요소들을 가진 가상 수신 안테나 어레이(Rx Virt)를 형성할 수 있으며, 상기 실제 수신 안테나 어레의 수(
Figure pct00004
)와 상기 가상 수신 안테나 어레의 수(
Figure pct00005
)의 관계는
Figure pct00006
.
이 경우에, 제2차원에서 송신 안테나들의 위상 중심들은 동일하거나, 부가 적으로 또는 대안으로, 제2차원에서 송신 안테나들의 위상 중심들은 상이하고, 추가 오프셋이 결과로서 가상 수신 안테나 어레이(Rx Virt)에 형성된다.
결과적으로, 상기 장치는 하나의 송신기 및 단일 송신 안테나를 갖는 레이더 시스템뿐만 아니라 소위 MIMO-on-TX를 갖는 레이더 시스템에도 유리하게 사용될 수있다. 후자는 2개 이상의 스위칭 가능한 송신 안테나를 사용함으로써 가상 어레이를 형성하기 위한 실제 수신 어레이의 확장을 나타낸다. 가상 요소의 수(
Figure pct00007
)는 수신 채널들에 대한 송신 안테나들의 배열로부터 얻어진다. 여기서 송신 안테나들의 배열에 대한 다양한 가능성이 발생한다. 먼저, 송신 안테나들은 제2차원에서 서로에 대해 오프셋이 없고 따라서 가상 수신 어레이의 추가 확산을 야기하지 않는 방식으로 배열될 수 있다. 그러나 대안으로 또는 추가로, 제2차원에서 오프셋에 의해 수신 어레이의 추가적인 확산을 위해 능동적으로 추가의 송신 안테나들을 이용하는 것이 또한 가능하다. 다양한 신호 처리 방법에 의해, 하드웨어 변형으로서 상기 장치의 두 실시 예 모두에 대해 적어도 하나의 방향에서의 빔포밍의 개선이 달성될 수 있다.
따라서, 수신기 회로의 수신 안테나 어레이는 MIMO-on-Tx에 의해 적어도 2개의 스위칭 가능한 송신 안테나를 사용하여 확대되어, 특히 제2차원에서 송신 안테나들의 동일한 위상 중심을 갖거나, 또는 제2차원에서 송신 안테난들의 상이한 위상 중심을 갖는 다수의 가상 요소들 갖는 가상 어레이를 형성하며(
Figure pct00008
), 그 결과 상기 가상 수신 어레이에서, 또는 3개 이상의 송신 안테나의 가정 하에서, 두 변형의 조합에 의해, 추가 오프셋이 발생된다.
제1차원에서의 포커싱의 개선, 즉 메인 빔 방향에서의 더 좁은 안테나 로브 외에도, 애처가가 확대된 결과로서, 절반-열(half-row) SAR을 사용하는 송신 안네나들의 스위칭에 의해 격자 로브(grating lobes)의 개선이 달성된다.
제2차원에서의 개선은, 제2차원에서의 송신 안테나들의 오프셋의 결과로서 추가적인 확산이 달성되고 따라서 이 차원에서의 빔포밍이 더 좁은 로브로 이어진다는 사실에 의해 달성된다. 따라서, 동시에 2차원에서의 오프셋을 갖는 더 많은 수의 송신 안테나들은 두 차원 모두에서 특성을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 설명된 상기 장치는 주파수-변조된 CW 레이더 방법, 디지털 변조된 레이더 및/또는 펄스 레이더에서 사용하기에 적합하다.
바람직하게는, 수신 안테나들의 열들의 수는 4개 이상이다(
Figure pct00009
).
바람직하게는, 하나 이상의 송신 안테나 및 영상 수신기 회로는 1 GHz 내지 300 GHz의 주파수 범위, 바람직하게는 20 GHz 내지 160 GHz의 주파수 범위, 특히 바람직하게는 76 GHz 내지 81 GHz의 주파수 범위에서 동작 가능하다 .
따라서, 수신 안테나들의 확산에 의해 달성되는 개선의 효과는 기본 형태와 무관하며 마찬가지로 사용된 레이더 방법과도 무관하다. 자동차 레이더 응용에서의 사용 분야를 고려하여, 설명된 장치 및 방법은 주로 76-81 GHz의 주파수 대역에 대해 제공되지만, 이 주파수 범위로 제한되지는 않는다. 1 GHz 내지 300 GHz 범위의 완전한 센티미터파 및 밀리미터파 범위에서 기본적인 유용성이 제공되지만, 구체적인 주파수 범위로 제한되지는 않는다.
설명된 장치를 사용하여, 제1차원 및 제2차원을 가진 2차원 공간에서 물체의 위치를 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 하나 이상의 송신 안테나에 의해 레이더 신호를 송신하는 단계;
- 제1차원을 스캐닝하기 위한 하나 이상의 수신 안테나 어레이(Rx 어레이)를 갖는 영상 수신기 회로에 의해 신호를 수신하는 단계;
- 상기 신호 데이터를 디지털화하는 단계;
- 범위 FFT(range FFT) 및 속도 FFT 중 적어도 하나와 디지털 빔포밍을 수행하는 단계;
- 물체 검출 및 위치 결정을 수행하는 단계.
상기 방법에 따라, 2차원 표적(target) 위치를 계산하기 위한 신호 처리가 FMCW 레이더의 예에 대해 신호 흐름도의 형태로 도 4에 도시되어 있다. 측정 후에, 즉 램프의 송신, 수신 및 디지털화 후에, 후속 디지털 빔포밍을 위한 기초가 범위 FFT 및 속도 FFT에 의해 먼저 설정된다. 표적 검출은, 예를 들어 OSCFAR 또는 피크 검색 기능(Peak search function)에 의해, 제1차원에서 먼저 수행되며, 이어서 제1차원에서 이전에 발견된 표적들의 위치에서 FFT 데이터를 기반으로 제2차원에서 빔포밍이 수행된다. 제2차원에서의 추가 위치 결정은 다음과 같이 수행된다. 마지막으로, 소위 범위-속도 셀(range-velo cells)의 2차원 데이터가 두 빔 형성기의 조합으로부터 계산된다.
바람직하게는, 물체 검출은 제1차원에서 수행되고 위치 결정은 제2차원에서 수행된다.
제2차원에서의 표적 검출은 이 차원에서 불규칙하게 분포된 요소들에 대한 디지털 빔포밍에 의해 수행되며, 여기서 획득된 로브(lobe) 폭은 실질적으로 랜덤 분포의 표준 편차에 의해 정의된다. 또한, 진폭 모노펄스가 사용될 수 있다.
바람직하게는, 제1차원에서 물체 검출에 성공하면, 제2차원에서 복수의 빔에 대한 빔포밍에 의해 위치 결정이 후속적으로 수행된다.
바람직하게는, 제1차원에서 물체 검출에 성공하면, 제2차원에서 복수의 빔에 대한 빔포밍 및 진폭 모노펄스에 의해 위치 결정이 후속적으로 수행된다.
바람직하게는, 수신 안테나 어레이의 수신 안테나들의 열들이 곡선 함수에 따라 배열될 때, 위상 중심에 기초한 2D 빔포밍으로 위치 결정이 후속적으로 수행된다.
본 발명에 대한 어떠한 제한 요구도 없이, 본 발명의 장치 및 방법의 일 실시 예가 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
설명된 실시 예에서, 배열은 직교 좌표계에 의해 설명될 수 있으며; 2차원의 방향 벡터는 서로 직교한다.
도 1은 16개의 Rx 안테나와 하나의 Tx 안테나를 가진 프런트엔드를 도시한다. 제2차원에서 Rx 안테나들의 배열은 rand()*최대 편차에 의함.
도 2는 제2차원에서 위상 중심의 상이한 위치설정에 의해 3개의 성형 빔으로 제2차원에서의 안테나 패턴을 도시한다.
도 3은 표 1에 열거된 안테나 위치들(제1차원 선형, 제2차원 랜덤 생성)에 대해 및 제2차원에서 편차없은 안테나 위치의 선형 어레이에 대해 제1차원에서의 안테나 패턴을 도시한다.
도 4는 FMCW를 사용하여 2D 위치 결정의 신호 흐름도를 도시한다.
도 5는 2개 Tx 및 8개 Rx를 갖는 타원형 어레이 배열을 도시한다.
도 1은 송신 안테나(3)를 갖는 송신기(1) 및 16개 열의 수신 안테나들(6)을 갖는 수신기 회로(2)로 구성된 레이더 프론트엔드의 이러한 예시적인 구현을 도시하며, 여기서 수신 안테나들(6)의 열들은 제1차원을 따라 직선으로 선형으로 배향된다. 상기 어레이는 랜덤 함수의 도움으로 제1차원과 직교하는 제2차원으로 확산된다. 제1차원에서 열 간격이 2200㎛이고 2차원에서 랜덤하게 결정된 위치를 갖는 선형 어레이의 관련된 위치들이 표 1에 제시되어 있다.
차원1(μm) 차원2(μm)
-1260 0 Rx1
-1620 2200 Rx2
1490 4400 Rx3
-1650 6600 Rx4
-530 8800 Rx5
1610 11000 Rx6
890 13200 Rx7
-190 15400 Rx8
-1830 17600 Rx9
-1860 19800 Rx10
1370 22000 Rx11
-1880 24200 Rx12
-1830 26400 Rx13
60 28600 Rx14
-1200 30800 Rx15
1430 33000 Rx16
표 1: 도 1에 도시된 어레이의 수신 안테나들의 열들의 위치설정으로, 제1차원에서의 선형 배열은 열 간격이 2200μm이고 제2차원에서 안테나들의 배열은 랜덤 생성된다.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 송신기 및 16개의 수신 채널을 갖는 프론트엔드의 경우 제2차원에서 얻어진 3개의 빔을 도시한다. 이 경우, 위상 중심의 위치의 확산은 상기 빔들의 보는 방향의 각도 오프셋을 초래하며 따라서 제2차원에서의 평가를 가능하게 한다. 이 경우, 한정된 개수의 수신 열들 대해, 제1차원에서의 빔포밍이 중대한 영향을 받지 않도록, 평균값으로부터 상기 확산의 최대 편차가 정의되어야 한다.
도 3은 확산 제2차원이 없는 선형 어레이와 확산 제2차원을 가진 선형 어레이 사이의 비교에서 0도의 주된 빔 방향에 대해 디지털 빔포밍에 의해 생성된 안테나 패턴을 예로서 도시한다. 여기서, 제2차원에서의 확산의 영향은 안테나 패턴에서 단지 제한적으로만, 주로 사이드로브에서, 나타난다는 것이 명백하다.
도 4는 FMCW 레이더의 예에 기초하여 신호 흐름도의 형태로 2차원 표적 위치를 계산하기 위한 신호 처리를 도시한다. 측정 후, 즉 램프(ramp)의 송신, 수신 및 디지털화 후에, 후속 디지털 빔포밍을 위한 기초가 범위 FFT 및 속도 FFT에 의해 먼저 설정된다. 표적 검출은, 예를 들어 OSCFAR 또는 피크 검색 기능(Peak search function)을 사용하여, 제1차원에서 먼저 수행된 다음, 이전에 제1차원에서 발견된 표적들의 위치에서 FFT 데이터를 기반으로 제2차원에서 빔포밍이 수행된다. 제2차원에서의 추가 위치 결정은 전술한 바와 같이 수행된다. 마지막으로, 소위 범위- 속도 셀의 2차원 데이터가 두 빔포밍의 조합으로부터 계산된다.
도 5는 상기 안테나들의 타원 배열에 기초한 MIMO-on-TX 레이더 시스템의 예시적인 배열을 도시한다. 도시된 배열에서, 8개 열의 수신 안테나들(6)의 위상 중심들은 그 각도-종속 반경(r)에 의해 기술된 타원의 윤곽에 놓인다:
Figure pct00010
여기서 최대 반경은 a로 정의되고 타원의 최소 반경은 b로 정의된다. 도시된 배열에서, 반경은 제1차원을 형성하고, 랜덤 분포가 각도에 적용되며, 따라서 이는 제2차원을 나타낸다. MIMO-on-TX는 타원에 대해 다른 위치에 위치한 두 개의 전환형 송신 안테나들(3)을 통해 가능하게 된다.
1 송신기
2 수신기 회로
3 송신 안테나
4 위상 중심
5 열 간격
6 수신 안테나 열
7 보는 방향 (편차 1)
8 지향성 특성 차원 2 (편차 1)
9 보는 방향 (편차 2)
10 지향성 특성 차원 2 (편차 2)
11 보는 방향 (편차 3)
12 지향성 특성 차원 2 (편차 3)
13 사이드로브

Claims (15)

  1. 제1차원 및 제2차원을 갖는 2차원 공간에서 물체의 위치를 결정하기 위한 장치로서,
    상기 제2차원의 방향 벡터는 상기 제1차원의 방향 벡터와 직교하며,
    하나 이상의 송신 안테나(3)를 가진 하나 이상의 송신기(1) 및, 디지털 빔포밍에 의해 상기 제1차원을 스캐닝하기 위한 수신 안테나들(6)의 열을 가진 하나 이상의 수신 안테나 어레이(Rx 어레이)를 가진 영상 수신기 회로(2)를 포함하며,
    상기 수신 안테나 어레이는 선형 어레이, 희소 어레이(sparse array), 또는 확대된 애퍼처를 가진 어레이를 가지며,
    상기 수신 회로(2)의 수신 안테나 어레이의 수신 안테나들(6)의 열들(rows)은 곡선 함수에 따라 또는 2차원 기하학적 물체의 윤곽을 따라 상기 제1차원에서 선형으로 배열된, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신기 회로(2)의 수신 안테나들(6)의 열들은 상기 제1차원에서 직선형, 삼각형, 톱니형 또는 정현파형으로 배열되거나, 또는
    상기 수신기 회로(2)의 수신 안테나들(6)의 열들은 상기 제1차원에서 직사각형, 원형 또는 타원형으로 배열되는, 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수신기 회로(2)의 수신 안테나들(6)의 열들의 위상 중심(4)은 제2차원에서 비규칙적인 패턴으로 배열되는, 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2차원에서 이산 위치(Pos 2D)의 최소 수는
    Figure pct00011
    에 따라 수신 안테나들(6)의 열의 수(
    Figure pct00012
    )에 의해 정의되는, 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2차원에서 이산 위치(Pos 2D)의 최소 수는 3개 이상(≥3)이고, 상기 수신 안테나들(6)의 열들의 배열은 랜덤 함수에 의해 정의되는, 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신기 회로(2)의 실제 수신 안테나 어레이(Rx ANT)는 MIMO-on-Tx를 통해 2개 이상의 스위칭 가능한 송신 안테나(3)에 의해 확대되어 다수의 가상 요소를 갖는 가상 수신 안테나 어레이(Rx Virt)를 형성할 수 있으며,
    상기 실제 수신 안테나 어레의 수(
    Figure pct00013
    )와 상기 가상 수신 안테나 어레의 수(
    Figure pct00014
    )의 관계는
    Figure pct00015
    인, 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2차원에서 상기 송신 안테나들(3)의 상기 위상 중심(4)은 동일하거나, 또는
    상기 제2차원에서 상기 송신 안테나들(3)의 위상 중심(4)은 상이하고 추가 오프셋이 상기 가상 수신 안테나 어레이(Rx Virt)에 형성되는, 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    주파수 변조 CW 레이더 방법, 디지털 변조 레이더, 및 펄스 레이더 중 하나 이상에서 사용하기 위한, 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신 안테나들(6)의 열의 수(
    Figure pct00016
    )는 4개 이상인, 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 송신 안테나(3) 및 상기 영상 수신기 회로(2)는 1 GHz 내지 300 GHz의 주파수 범위에서, 바람직하게는 20 GHz 내지 160 GHz의 주파수 범위에서, 특히 바람직하게는 76 GHz 내지 81 GHz의 주파수 범위에서 동작 가능한, 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 사용하여, 제1차원 및 제2차원을 가진 2차원 공간에서 물체의 위치를 결정하는 방법으로서,
    - 하나 이상의 송신 안테나(3)에 의해 레이더 신호를 송신하는 단계;
    - 상기 제1차원을 스캐닝하기 위한 하나 이상의 수신 안테나 어레이(Rx 어레이)를 갖는 영상 수신기 회로(2)에 의해 신호를 수신하는 단계;
    - 상기 신호 데이터를 디지털화하는 단계;
    - 범위 FFT 및 속도 FFT 중 하나 이상 및 디지털 빔포밍을 수행하는 단계; 및
    - 물체 검출 및 위치 결정을 수행하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 물체 검출은 상기 제1차원에서 수행되고 상기 위치 결정은 상기 제2차원에서 수행되는, 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 제1차원에서 물체 검출에 성공하면, 상기 위치 결정은 상기 제2차원에서 복수의 빔에 대한 빔포밍에 의해 후속적으로 수행되는, 방법.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1차원에서의 물체 검출에 성공하면, 상기 위치 결정은 상기 제2차원에서 복수의 빔에 대한 빔포밍 및 진폭 모노펄스(amplitude monopulse)에 의해 후속적으로 수행되는, 방법.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신 안테나 어레이의 수신 안테나들(6)의 열들이 곡선 함수에 따라 배열될 때, 상기 위치 결정은 위상 중심(4)을 기초로 2D 빔포밍에 의해 후속적으로 수행되는, 방법.
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