KR20200039999A - A target detection apparatus and method using the fmcw radar - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 FMCW 레이더를 이용한 이동 타겟 탐지 장치 및 방법에 관한 것으로, 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격에 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 이용하여 타겟을 탐지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a moving target using an FMCW radar, and detecting a target using received radar signals corresponding to two indexes that are randomly changed based on a time interval determined differently according to a property of a target It relates to a device and method.
다양한 센서들 가운데, 레이더 센서는 안개나 우천과 같은 기후의 영향에 강인하고, 원거리의 타겟 탐지가 가능한 장점을 갖는다. 특히, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더는 펄스 레이더에 비해 비용 및 복잡도가 낮은 장점을 갖는다. 구체적으로 FMCW 레이더는 FFT(Fast Fourier Transform)와 같은 선형연산을 이용하여 비트신호(beat signal)의 주파수를 탐지함으로써, 다중 타겟들의 거리, 속도 정보 등을 탐지할 수 있다. Among various sensors, the radar sensor is strong against the influence of weather such as fog and rain, and has the advantage of being able to detect a long distance target. In particular, FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar has the advantage of lower cost and complexity than pulse radar. Specifically, the FMCW radar detects the frequency of a beat signal using a linear operation such as FFT (Fast Fourier Transform), thereby detecting distance and speed information of multiple targets.
이러한 레이더 센서의 장점으로 인해 감시 시스템과 같은 보안 응용 부분에도 사용되는 추세이다. 이때, FMCW 레이더 방식에서 타겟의 정보를 획득하기 위한 대표적 알고리즘으로 2차원 FFT(Fast Fourier Transform) 방식이 사용된다. 이때, 수신 레이더 신호와 송신 레이더 신호를 디처핑(Dechirping)한 신호, 즉, 비트 신호(Beat signal)의 샘플 수 또는 첩신호의 개수가 클 경우 2차원 FFT 수행을 위한 복잡도가 높은 문제점이 존재한다. 그러나 감시 시스템에서는 외부 침입자의 여부를 신속히 파악하는 것이 외부 침입자의 거리, 속도, 각도 정보를 정확히 추정하는 것 보다 더욱 중요하다. Due to the advantages of these radar sensors, it is also used in security applications such as surveillance systems. At this time, in the FMCW radar method, a two-dimensional Fast Fourier Transform (FFT) method is used as a representative algorithm for obtaining target information. At this time, when the received radar signal and the transmitted radar signal are de-chirped (Dechirping) signals, that is, when the number of samples or the number of chirp signals of a bit signal is large, there is a problem of high complexity for performing a 2D FFT. . However, in a surveillance system, it is more important to quickly determine whether an intruder is outside than to accurately estimate the distance, speed, and angle information of the outside intruder.
그러므로, 타겟 탐지 방법에 있어서 낮은 복잡도를 가지면서도 타겟을 정확하게 탐지하는 방안이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a method of accurately detecting a target with low complexity in the target detection method.
본 발명은 복수의 수신 레이더 신호들 중 두 개의 수신 레이더 신호를 이용함으로써 보다 낮은 복잡도로 타겟을 탐지하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide an apparatus and method for detecting a target with lower complexity by using two received radar signals among a plurality of received radar signals.
또한, 본 발명은 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격에 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 이용하여 타겟을 탐지함으로써 다양한 속도의 타겟을 추정하는 장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an apparatus and method for estimating targets of various speeds by detecting targets using received radar signals corresponding to two indexes that are randomly changed based on a time interval determined differently according to a property of the target do.
본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 방법은 안테나를 통해 연속적으로 송신된 첩(Chirp) 형태의 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사되어 상기 안테나를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호 각각에 대응하는 송신 레이더 신호를 이용하여 각각의 비트 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지하는 단계를 포함하고, 상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경될 수 있다.In the target detection method according to an embodiment of the present invention, a chirp-type transmission radar signal continuously transmitted through an antenna is reflected by a target and corresponds to two indexes of received radar signals received through the antenna Extracting a received radar signal; Generating respective bit signals by using the extracted two received radar signals and transmission radar signals corresponding to each of the two received radar signals; And detecting a target using a difference between the generated bit signals, and the two indices may be randomly changed based on a time interval determined differently according to the properties of the target.
상기 추출하는 단계는 상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. In the extracting step, a received radar signal corresponding to the two indices may be extracted by adjusting a difference between the two indices according to the movement speed of the target.
상기 추출하는 단계는 상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.In the extracting step, as the moving speed of the target to be detected increases, a difference between the two indices may be adjusted to extract a received radar signal corresponding to the two indices.
본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 방법은 안테나를 통해 수신한 첩(Chirp) 형태의 수신 레이더 신호들 중 제1 인덱스 간의 차이에 기초하여 선택된 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 수신 레이더 신호를 통해 타겟이 검출되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 타겟이 검출되지 않는 경우, 상기 제1 인덱스 간의 차이가 조절된 제2 인덱스 간의 차이에 따라 수신 레이더 신호를 재추출하는 단계를 포함하고, 상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경될 수 있다.A target detection method according to an embodiment of the present invention extracts a received radar signal corresponding to two selected indexes based on a difference between first indexes among chirp-type received radar signals received through an antenna. ; Determining whether a target is detected through the extracted received radar signal; And when the target is not detected, re-extracting the received radar signal according to the difference between the second indexes in which the difference between the first indices is adjusted, and the two indices are different according to the attribute of the target. It may be randomly changed based on the determined time interval.
상기 재추출하는 단계는 상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.In the re-extraction step, a difference between the two indices may be adjusted according to the movement speed of the target to extract a received radar signal corresponding to the two indices.
상기 재추출하는 단계는 상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.In the re-extraction step, as the moving speed of the target to be detected increases, a difference between the two indices may be adjusted to extract a received radar signal corresponding to the two indices.
본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 장치는 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 송수신하는 안테나; 및 상기 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 안테나를 통해 연속적으로 송신된 첩(Chirp) 형태의 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사되어 상기 안테나를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하고, 상기 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호 각각에 대응하는 송신 레이더 신호를 이용하여 각각의 비트 신호를 생성하며, 상기 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지하고, 상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경될 수 있다.The target detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes an antenna for transmitting and receiving a transmission radar signal and a reception radar signal; And a processor that detects a target using the transmission radar signal and the reception radar signal, wherein the processor transmits a chirp-type transmission radar signal continuously transmitted through an antenna and is reflected by the target through the antenna. A received radar signal corresponding to two indexes of the received received radar signals is extracted, and each bit signal is extracted using the extracted two received radar signals and the transmitted radar signals corresponding to each of the two received radar signals. It generates, detects a target using a difference between the generated bit signals, and the two indices may be randomly changed based on a time interval determined differently according to the property of the target.
상기 프로세서는 상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.The processor may extract a received radar signal corresponding to the two indexes by adjusting the difference between the two indexes according to the movement speed of the target.
상기 프로세서는 상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.The processor may extract a received radar signal corresponding to the two indices by adjusting the difference between the two indices as the moving speed of the target to be detected increases.
본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 장치는 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 송수신하는 안테나; 및 상기 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 안테나를 통해 수신한 첩(Chirp) 형태의 수신 레이더 신호들 중 제1 인덱스 간의 차이에 기초하여 선택된 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하고, 상기 추출된 수신 레이더 신호를 통해 타겟이 검출되는지 여부를 판단하며, 상기 타겟이 검출되지 않는 경우, 상기 제1 인덱스 간의 차이가 조절된 제2 인덱스 간의 차이에 따라 수신 레이더 신호를 재추출하고, 상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경될 수 있다.The target detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes an antenna for transmitting and receiving a transmission radar signal and a reception radar signal; And a processor that detects a target using the transmission radar signal and the reception radar signal, wherein the processor is selected based on a difference between first indexes among chirp-type reception radar signals received through an antenna. The received radar signals corresponding to the two indexes are extracted, it is determined whether a target is detected through the extracted received radar signal, and if the target is not detected, the difference between the first indexes is adjusted between the second indexes The received radar signal is re-extracted according to a difference, and the two indices may be randomly changed based on a time interval determined differently according to the attribute of the target.
상기 프로세서는 상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.The processor may extract a received radar signal corresponding to the two indexes by adjusting the difference between the two indexes according to the movement speed of the target.
상기 프로세서는 상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.하는 타겟 탐지 장치.The processor may extract a received radar signal corresponding to the two indices by adjusting the difference between the two indices as the moving speed of the target to be detected increases.
본 발명의 일실시예에 의하면, 복수의 수신 레이더 신호들 중 두 개의 수신 레이더 신호를 이용함으로써 보다 낮은 복잡도로 타겟을 탐지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a target may be detected with a lower complexity by using two received radar signals among a plurality of received radar signals.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격에 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 이용하여 타겟을 탐지함으로써 다양한 속도의 타겟을 추정할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, targets of various speeds are estimated by detecting targets using received radar signals corresponding to two randomly changed indices based on a time interval determined differently according to a target attribute. can do.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 장치를 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지를 위한 FMCW 레이더 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟이 탐지되지 않는 경우를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 방법을 플로우챠트로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 느린 타겟에 대한 타겟 탐지 장법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 빠른 타겟에 대한 타겟 탐지 방법을 도시한 도면이다.1A is a diagram illustrating a target detection device according to an embodiment of the present invention.
1B is a diagram illustrating an FMCW radar algorithm for target detection according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a case in which a target is not detected according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a target detection method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a target detection method for a slow target according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a target detection method for a fast target according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various changes may be made to the embodiments, and the scope of the patent application right is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents, or substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.The terms used in the examples are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 장치를 도시한 도면이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지를 위한 FMCW 레이더 알고리즘을 도시한 도면이다.1A is a diagram illustrating a target detection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram showing an FMCW radar algorithm for target detection according to an embodiment of the present invention.
도 1a을 참고하면, 타겟 탐지 장치(100)는 안테나(110) 및 프로세서(120)로 구성될 수 있다. 타겟 탐지 장치(100)는 안테나(110)를 통해 도 1b와 같은 첩 형태의 송신 레이더 신호를 탐지 영역을 향해 연속적으로 송신할 수 있다. 여기서 송신 레이더 신호 는 구간 동안 전송되는 하나의 FMCW 첩 신호로서 하기의 식 1과 같이 표현될 수 있다. Referring to FIG. 1A, the
<식 1><
여기서 는 첩 신호의 중심주파수이고 는 첩신호의 순간변화율이다. 송신 레이더 신호 는 한 프레임 동안 총 회 전송된다. here Is the center frequency of the chirp signal Is the instantaneous rate of change of the spy signal. Transmit radar signal Shot during one frame Is transmitted once.
그리고 연속적으로 송신된 송신신호는 탐색 영역 내에 존재하는 개의 타겟들에 반사된 후 안테나(110)를 통해 다시 수신될 수 있다. 이때 번째 첩신호에 의해 수신된 수신 레이더 신호 는 하기의 식 2와 같다.And the continuously transmitted signal exists in the search area. After being reflected on the targets, it may be received again through the
<식 2><
여기서, 은 송신 레이더 신호가 번째 타겟에 반사된 후의 수신된 복소 진폭(amplitude) 성분이고, 은 송신 레이더 신호가 번째 타겟에 반사된 후 수신되기까지 지연된 시간이며, 은 번째 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수이고, 은 복소가산성백색가우시안잡음성분이다.here, Has a transmit radar signal Is the received complex amplitude component after reflection on the first target, Has a transmit radar signal It is the time delayed from being reflected to the first target before being received. silver Doppler frequency caused by the movement of the target, Is a complex additive white Gaussian noise component.
이때, 타겟 탐지 장치(100)의 프로세서(120)는 안테나(110)를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호들을 추출하고, 추출된 두 개의 수신 레이더 신호들을 이용하여 타겟을 탐지할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.At this time, the
보다 구체적으로 프로세서(120)는 타겟의 이동 속도에 따라 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 만약 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 이와는 달리 프로세서(120)는 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 감소할수록 두 개의 인덱스 간의 차이를 크게 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 그리고 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 빠르거나 느린 경우를 모두 고려한다면, 프로세서(120)는 두 개의 인덱스 간 차이가 크거나 작은 경우를 번갈아 가며 선택하여 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. More specifically, the
일례로, 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 비교적 빠른 속도인 A라고 가정하면, 프로세서(120)는 두 개의 인덱스 간 시간 간격, 즉 차이를 3으로 결정할 수 있다. 그러면 프로세서(120)는 수신된 복수의 수신 레이더 신호들 중 인덱스 간의 차이가 3인 두 개의 수신 레이더 신호들을 랜덤하게 추출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 복수의 수신 레이더 신호들 중 [, … [ 과 같이 인덱스 간의 차이가 3인 수신 레이더 신호들을 추출할 수 있다. For example, assuming that the movement speed of the target to be detected is A, which is a relatively fast speed, the
다른 일례로, 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 A 보나 느린 B라고 가정하면, 프로세서(120)는 두 개의 인덱스 간 시간 간격, 즉, 차이를 3보다 큰 5로 결정할 수 있다. 그러면 프로세서(120)는 수신된 복수의 수신 레이더 신호들 중 인덱스 간의 차이가 5인 두 개의 수신 레이더 신호들을 랜덤하게 추출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 복수의 수신 레이더 신호들 중 [, … [과 같이 인덱스 간의 차이가 5인 수신 레이더 신호들을 추출할 수 있다.As another example, assuming that the movement speed of the target to be detected is A or slow B, the
이후 타겟 탐지 장치(100)의 프로세서(120)는 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호들 각각에 대응하는 송신 레이더를 디처핑(Dechirping)함으로써 각각의 비트 신호를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로 프로세서(120)는 수신 레이더 신호 에 송신 레이더 신호 의 복소공액신호 를 곱함으로써, 하기의 식 3과 같이 비트신호 를 획득할 수 있다.Thereafter, the
<식 3><
이후 프로세서(120)는 두 비트 신호들 간의 차이를 주파수 변환하여 위상 변화 여부를 확인함으로써 이동 중인 타겟을 탐지할 수 있다. 먼저, 프로세서(120)는 각각의 비트 신호를 ADC(Analog-Digital Converter)를 통해 특정 샘플링 개수 로 샘플링할 수 있다. 그리고 샘플링된 각각의 비트 신호(과 )의 차이()를 주파수 변환함으로써 하기의 식 4와 같이 나타낼 수 있다.Thereafter, the
<식 4><Equation 4>
여기서 는 의 샘플링 간격이고, 은 샘플링된 두 비트 신호에 포함된 노이즈의 차이로 로 계산되고, 가우시안 분포의 특성을 그대로 유지한다. here The Is the sampling interval of Is the difference in noise contained in the sampled two-bit signal. It is calculated as, and retains the characteristics of the Gaussian distribution.
만일, 정지타겟이라 가정하면 도플러 효과가 발생하지 않으므로, 다시 말하자면 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0()이므로 노이즈 성분을 제외하면 = 0이 된다. 이와는 달리 이동타겟인 경우, 즉, 이면 레인지 텀에 해당하는 신호만 남게 되어 타겟의 거리가 추정될 수 있다.If the stationary target is assumed, the Doppler effect does not occur. In other words, the Doppler frequency generated by the movement of the target is 0 ( ) So excluding the noise component = 0. In contrast, in the case of a moving target, that is, If it is, only the signal corresponding to the range term remains, and the distance of the target can be estimated.
하지만, 도플러 텀인 와 는 주기성을 가지므로 와 를 다르게 설정하더라도, 특정 속도에서의 조건을 만족할 수 있다. 이러한 경우, 이동 타겟인 경우라 하더라도, 타겟의 거리가 검출이 되지 않는 문제가 발생한다. However, Doppler termin Wow Has periodicity Wow Even if you set it differently, Can satisfy the condition of In this case, even in the case of a moving target, a problem occurs in that the distance of the target is not detected.
도 2를 참고하면, 이동 타겟임에도 불구하고, 두 수신 레이더 신호의 비트 신호가 동일한 경우가 발생할 수 있다. 일례로, 도 2는 타겟의 속도가 20ms인 경우, 1번째 비트 신호와 32번째 비트 신호를 나타낸다. 이러한 경우 임에도 불구하고 이 되어 타겟이 검출되지 않는다.Referring to FIG. 2, despite being a moving target, a bit signal of two received radar signals may be the same. As an example, FIG. 2 shows a first bit signal and a 32th bit signal when the target speed is 20 ms. In this case despite of And the target is not detected.
그러나 본 발명은 고정된 두 개의 인덱스를 사용하는 것이 아니라, 시간에 따라 두 개의 인덱스를 랜덤하게 선택함으로써 특정 속도에 동작하지 않는 문제점을 해결할 수 있다. However, the present invention can solve the problem of not operating at a specific speed by randomly selecting two indexes over time, rather than using two fixed indexes.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타겟 탐지 방법을 플로우챠트로 도시한 도면이다.3 is a flowchart illustrating a target detection method according to an embodiment of the present invention.
단계(310)에서, 타겟 탐지 장치(100)는 안테나를 통해 수신한 첩(Chirp) 형태의 수신 레이더 신호들 중 제1 인덱스 간의 차이를 나타내는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 이때, 타겟 탐지 장치(100)는 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경되는 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.In
보다 구체적으로 타겟 탐지 장치(100)는 타겟의 이동 속도에 따라 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 만약 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 이와는 달리 타겟 탐지 장치(100)는 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 감소할수록 두 개의 인덱스 간의 차이를 크게 조절하여 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다. 그리고 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 빠르거나 느린 경우를 모두 고려한다면, 타겟 탐지 장치(100)는 두 개의 인덱스 간 차이가 크거나 작은 경우를 번갈아 가며 선택하여 수신 레이더 신호를 추출할 수 있다.More specifically, the
도 4를 참고하면, 타겟이 보행자인 경우와 같이 이동 속도가 느린 경우(5km/h)를 가정할 수 있다. 이 경우, 타겟 탐지 장치(100)는 두 개의 인덱스 간 차이가 0 주변이나 55 주변을 선택하지 않도록 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출해야 한다. 일례로, 타겟 탐지 장치(100)는 상대적으로 느린 타겟인 보행자의 경우 두 개의 인덱스 간 차이를 20~40 정도로 설정하면 최적의 결과를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 4, it may be assumed that the moving speed is slow (5 km / h), such as when the target is a pedestrian. In this case, the
이와는 달리 도 5를 참고하면, 타겟이 차량인 경우와 같이 이동 속도가 빠른 경우(60km/h)를 가정할 수 있다. 이 경우, 주기가 5 샘플 정도되므로 타겟 탐지 장치(100)는 프레임 단위로 두 개의 인덱스 간 차이를 한 개씩 늘리거나 줄이면서 두 비트 신호들 간의 차이가 최대가 되도록 설정할 수 있다.Unlike this, referring to FIG. 5, it may be assumed that the target has a high moving speed (60 km / h) as in the case of a vehicle. In this case, since the period is about 5 samples, the
만일 타겟이 다양한 속도를 갖는다면, 상기와 같은 범위는 의미가 없을 수 있다. 이러한 경우, 타겟 탐지 장치(100)는 두 개의 인덱스 간 차이를 랜덤하게 설정하되 두 비트 신호들 간의 차이가 커지는 방향으로 두 개의 인덱스 간 차이를 설정할 수 있다.If the target has various velocities, such a range may not be meaningful. In this case, the
단계(320)에서, 타겟 탐지 장치(100)는 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호 각각에 대응하는 송신 레이더 신호를 이용하여 각각의 비트 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로 타겟 탐지 장치(100)는 수신 레이더 신호에 송신 레이더 신호의 복소공액신호를 곱함으로써 비트신호를 획득할 수 있다.In
단계(330)에서, 타겟 탐지 장치(100)는 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지할 수 있다. 구체적으로 타겟 탐지 장치(100)는 두 비트 신호들 간의 차이를 주파수 변환하여 위상 변화 여부를 확인함으로써 이동 중인 타겟을 탐지할 수 있다. 만일, 탐지된 타겟이 정지 타겟이라 가정하면 도플러 효과가 발생하지 않으므로, 즉 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0()이므로 노이즈 성분을 제외하면 두 비트 신호들 간의 차이()는 0이 된다. 이와는 달리 탐지된 타겟이 이동타겟인 경우, 즉, 이면 레인지 텀에 해당하는 신호만 남게 되어 타겟의 거리가 추정될 수 있다.In
단계(340)에서, 타겟 탐지 장치(100)는 타겟의 탐지 여부를 판단할 수 있다. 만일 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0()인 경우, 두 비트 신호들 간의 차이()가 0이므로 타겟 탐지 장치(100)는 정지 타겟이 탐지되었다고 판단하고, 타겟 탐지 절차를 종료할 수 있다. In
이와는 달리 타겟 탐지 장치(100)는 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0이 아닌() 경우, 레인지 텀에 해당하는 신호만 남게 되어 타겟의 거리를 추정할 수 있으므로 이동 타겟이 탐지되었다고 판단하고, 타겟 탐지 절차를 종료할 수 있다. On the other hand, the
그러나, 타겟의 이동에 의해 발생한 도플러 주파수가 0이 아닌() 경우 에도 불구하고, 특정 속도에서 타겟의 거리가 검출되지 않을 수 있다. 이 경우, 타겟 탐지 장치(100)는 단계(310)으로 되돌아간 후 제1 인덱스 간의 차이가 조절된 제2 인덱스 간의 차이에 따라 수신 레이더 신호를 재추출하고, 재추출된 두 개의 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟 탐지 절차를 수행할 수 있다. However, the Doppler frequency generated by the movement of the target is not 0 ( ) Despite the case, the distance of the target may not be detected at a specific speed. In this case, after returning to step 310, the
이때, 타겟 탐지 장치(100)는 제2 인덱스 간의 차이를 결정함에 있어 탐지하고자 하는 타겟의 종류에 따른 이동 속도를 고려하되 두 비트 신호들 간의 차이가 커지는 방향으로 제2 인덱스 간 차이를 결정할 수 있다. At this time, in determining the difference between the second indices, the
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave. The software may be distributed on networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
100 : 타겟 탐지 장치
110 : 안테나
120 : 프로세서100: target detection device
110: antenna
120: processor
Claims (13)
상기 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호 각각에 대응하는 송신 레이더 신호를 이용하여 각각의 비트 신호를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지하는 단계
를 포함하고,
상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경되는 타겟 탐지 방법.
Extracting a received radar signal corresponding to two indexes of received radar signals received through the antenna by reflecting a target transmitted radar signal continuously transmitted through the antenna;
Generating respective bit signals by using the extracted two received radar signals and transmission radar signals corresponding to each of the two received radar signals; And
Detecting a target using a difference between the generated bit signals
Including,
The two indexes, target detection method that is randomly changed based on a time interval determined differently according to the attribute of the target.
상기 추출하는 단계는,
상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 타겟 탐지 방법.
According to claim 1,
The extraction step,
A target detection method of extracting a received radar signal corresponding to the two indexes by adjusting a difference between the two indexes according to the movement speed of the target.
상기 추출하는 단계는,
상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 타겟 탐지 방법.
According to claim 2,
The extraction step,
The target detection method of extracting a received radar signal corresponding to the two indices by adjusting the difference between the two indices as the moving speed of the target to be detected increases.
상기 추출된 수신 레이더 신호를 통해 타겟이 검출되는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 타겟이 검출되지 않는 경우, 상기 제1 인덱스 간의 차이가 조절된 제2 인덱스 간의 차이에 따라 수신 레이더 신호를 재추출하는 단계
를 포함하고,
상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경되는 타겟 탐지 방법.
Extracting a received radar signal corresponding to the two selected indices based on a difference between the first indices among chirp-shaped received radar signals received through an antenna;
Determining whether a target is detected through the extracted received radar signal; And
When the target is not detected, re-extracting the received radar signal according to the difference between the second indices in which the difference between the first indices is adjusted.
Including,
The two indexes, target detection method that is randomly changed based on a time interval determined differently according to the attribute of the target.
상기 재추출하는 단계는,
상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 타겟 탐지 방법.
According to claim 4,
The re-extraction step,
A target detection method of extracting a received radar signal corresponding to the two indexes by adjusting a difference between the two indexes according to the movement speed of the target.
상기 재추출하는 단계는,
상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 타겟 탐지 방법.
The method of claim 5,
The re-extraction step,
The target detection method of extracting a received radar signal corresponding to the two indices by adjusting the difference between the two indices as the moving speed of the target to be detected increases.
A computer-readable recording medium on which a program for executing the method according to any one of claims 1 to 6 is recorded.
상기 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서
를 포함하고,
상기 프로세서는,
안테나를 통해 연속적으로 송신된 첩(Chirp) 형태의 송신 레이더 신호가 타겟에 의해 반사되어 상기 안테나를 통해 수신된 수신 레이더 신호들 중 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하고,
상기 추출된 두 개의 수신 레이더 신호와 상기 두 개의 수신 레이더 신호 각각에 대응하는 송신 레이더 신호를 이용하여 각각의 비트 신호를 생성하며,
상기 생성된 비트 신호들 간의 차이를 이용하여 타겟을 탐지하고,
상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경되는 타겟 탐지 장치.
An antenna for transmitting and receiving a transmission radar signal and a reception radar signal; And
Processor for detecting a target using the transmission radar signal and the reception radar signal
Including,
The processor,
A chirp-type transmission radar signal continuously transmitted through an antenna is reflected by a target, and a reception radar signal corresponding to two indices of the reception radar signals received through the antenna is extracted,
Each bit signal is generated by using the extracted two received radar signals and the transmitted radar signals corresponding to each of the two received radar signals,
The target is detected using the difference between the generated bit signals,
The two indexes, a target detection device that is randomly changed based on a time interval determined differently according to the attribute of the target.
상기 프로세서는,
상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 타겟 탐지 장치.
The method of claim 8,
The processor,
The target detection device extracts a received radar signal corresponding to the two indexes by adjusting the difference between the two indexes according to the movement speed of the target.
상기 프로세서는,
상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 타겟 탐지 장치.
The method of claim 9,
The processor,
The target detection device extracts a received radar signal corresponding to the two indexes by adjusting the difference between the two indexes as the movement speed of the target to be detected increases.
상기 송신 레이더 신호 및 수신 레이더 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서
를 포함하고,
상기 프로세서는,
안테나를 통해 수신한 첩(Chirp) 형태의 수신 레이더 신호들 중 제1 인덱스 간의 차이에 기초하여 선택된 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하고,
상기 추출된 수신 레이더 신호를 통해 타겟이 검출되는지 여부를 판단하며,
상기 타겟이 검출되지 않는 경우, 상기 제1 인덱스 간의 차이가 조절된 제2 인덱스 간의 차이에 따라 수신 레이더 신호를 재추출하고,
상기 두 개의 인덱스는, 상기 타겟의 속성에 따라 다르게 결정되는 시간 간격을 기초하여 랜덤하게 변경되는 타겟 탐지 장치.
An antenna for transmitting and receiving a transmission radar signal and a reception radar signal; And
Processor for detecting a target using the transmission radar signal and the reception radar signal
Including,
The processor,
A received radar signal corresponding to the two selected indices is extracted based on a difference between the first indices among chirp-type received radar signals received through an antenna,
It is determined whether a target is detected through the extracted reception radar signal,
If the target is not detected, the received radar signal is re-extracted according to the difference between the adjusted second index, the difference between the first index,
The two indexes, a target detection device that is randomly changed based on a time interval determined differently according to the attribute of the target.
상기 프로세서는,
상기 타겟의 이동 속도에 따라 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 타겟 탐지 장치.
The method of claim 11,
The processor,
The target detection device extracts a received radar signal corresponding to the two indexes by adjusting the difference between the two indexes according to the movement speed of the target.
상기 프로세서는,
상기 탐지하고자 하는 타겟의 이동 속도가 증가할수록 상기 두 개의 인덱스 간의 차이를 작게 조절하여 상기 두 개의 인덱스에 대응하는 수신 레이더 신호를 추출하는 타겟 탐지 장치.
The method of claim 12,
The processor,
The target detection device extracts a received radar signal corresponding to the two indexes by adjusting the difference between the two indexes as the movement speed of the target to be detected increases.
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