KR20200108540A - 레이더 장치, 레이더 장치용 안테나 장치 및 레이더 장치의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부, 감지모드에 따라 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나 중 어느 하나를 통하여 송신신호를 송신하고, 수신 안테나를 통하여 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 송수신부 및 수신 안테나를 통하여 수신된 반사신호를 처리하여 객체에 대한 정보를 획득하는 제어부를 포함하되, 제어부는 제1 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하는 경우, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 통하여 반사신호를 수신하도록 송수신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치, 레이더 장치용 안테나 장치 및 레이더 장치의 제어 방법을 제공한다. 본 개시에 의하면 레이더 장치의 크기를 소형화하고 각도 분해능을 향상시킬 수 있다.
Description
본 개시는 차량에 구비된 레이더 장치, 레이더 장치용 안테나 장치 및 레이더 장치를 제어하는 방법에 관한 것이다.
레이더 기술은 레이더 장치의 송신 안테나로부터 송신되는 신호가 객체에 반사되어 수신되는 수신신호를 이용하여, 객체를 검출하고 객체의 정보를 획득하는 기술을 의미한다. 이러한 레이더 기술은 자동차, 항공기, 군사용 등으로 다양하게 사용되고 있다. 최근에는 자동차에 장착하는 레이더 기술에 대한 활용 범위가 점차 넓어지고 있으며, 특히 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS) 등에 적용할 수 있도록 소형의 자동차 레이더 개발이 진행되고 있다.
자동차에 적용되는 레이더 장치는 타겟의 정확한 감지를 위하여 고해상도의 각도 분해능을 가져야 한다. 기존의 레이더 장치는, 고해상도의 각도 분해능을 얻기 위해, 수신 안테나를 여러 개 배열하는 구조로 구성된다. 즉, 기존의 레이더 장치는, 수신 안테나 다수 채널을 배열하여, 각도 분해능을 높이는 구조를 이용한다. 이와 같이 수신 안테나를 여러 개 배열하는 구조에 따라, 기존의 레이더 장치의 사이즈가 커지게 되고, 송수신부(즉, RF 회로부)에 이와 관련된 많은 소자가 필요하게 된다.
이와 관련, 최근 차량용 레이더의 소형화를 위하여 개발되고 있는 다중입력 다중출력(MIMO) 레이더의 경우, 송신 안테나의 간격을 적당히 배치하여 수신 안테나의 개구(aperture)를 확장시키는 효과가 있기 때문에 RF 칩(chip)의 수를 줄이면서도 동일한 성능을 낼 수 있다. 그러나, 차량용 레이더는 중/장거리뿐만 아니라 근거리의 넓은 영역도 감지를 해야 하며, 이로 인하여 비용 및 복잡도가 증가하는 문제가 있다.
즉, 고해상도의 각도 분해능과 더불어, 차량용 레이더 장치는 저비용 및 사이즈의 소형화도 같이 요구된다. 일반적으로 레이더 장치가 소형화되면 안테나 개수가 제한되고, 각도 분해 성능의 열화가 야기될 수 있다.
따라서, 고해상도의 각도 분해능을 유지하면서도 레이더 장치의 사이즈를 줄일 수 있는 레이더 장치의 개발이 요구되고 있다.
이러한 배경에서, 본 개시의 목적은, 송신 안테나 중 감지모드에 따라 이용되지 않는 송신 안테나를 수신 안테나로 활용하여 수신 안테나의 개구(aperture)를 확장함으로써, 각도 분해능을 향상시킬 수 있는 레이더 장치, 레이더 장치용 안테나 장치 및 레이더 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 목적은, 수신 안테나로 활용되는 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 가상 안테나를 구현함으로써, 그레이팅 로브에 의한 고스트 타겟을 제거할 수 있는 레이더 장치, 레이더 장치용 안테나 장치 및 레이더 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부, 감지모드에 따라 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나 중 어느 하나를 통하여 송신신호를 송신하고, 수신 안테나를 통하여 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 송수신부 및 수신 안테나를 통하여 수신된 반사신호를 처리하여 객체에 대한 정보를 획득하는 제어부를 포함하되, 제어부는 제1 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하는 경우, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 통하여 반사신호를 수신하도록 송수신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 레이더 장치에 사용되는 안테나 장치로서, 원거리 감지모드에서 송신신호를 송신하는 제1 송신 안테나, 근거리 감지모드에서 송신신호를 송신하는 제2 송신 안테나 및 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 수신 안테나를 포함하되, 제2 송신 안테나는 원거리 감지모드에서 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부가 구비된 레이더 장치의 제어 방법에 있어서, 원거리 감지모드 및 근거리 감지모드 중 어느 하나의 감지모드를 선택하는 단계, 원거리 감지모드가 선택되면, 제1 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하고, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 통하여 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 단계, 근거리 감지모드가 선택되면, 제2 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하고, 수신 안테나를 통하여 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 단계 및 원거리 감지모드에서 수신된 반사신호 또는 근거리 감지모드에서 수신된 반사신호를 처리하여 객체에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함하는 레이더 장치의 제어 방법을 제공한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 개시에 의하면, 송신 안테나 중 감지모드에 따라 이용되지 않는 송신 안테나를 수신 안테나로 활용하여 수신 안테나의 개구를 확장함으로써, 레이더 장치를 소형화하고 각도 분해능을 향상시킬 수 있는 레이더 장치, 레이더 장치용 안테나 장치 및 레이더 장치의 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 수신 안테나로 활용되는 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 가상 안테나를 구현함으로써, 그레이팅 로브에 의한 고스트 타겟을 제거할 수 있는 레이더 장치, 레이더 장치용 안테나 장치 및 레이더 장치의 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시와 관련된 차량에 구비된 레이더 장치의 탐지 영역을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시와 관련된 원거리 및 근거리 감지를 위한 차량용 레이더 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 구비된 안테나 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 원거리 감지모드에서의 제2 송신 안테나를 이용한 반사신호의 수신을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 원거리 감지모드에서의 가상 수신 안테나에 의한 반사신호의 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 송신 안테나 중 일부가 수직으로 이격된 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치에서 감지된 객체에 대한 정보를 운전자 보조 시스템에 제공하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 본 개시와 관련된 원거리 및 근거리 감지를 위한 차량용 레이더 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 구비된 안테나 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 원거리 감지모드에서의 제2 송신 안테나를 이용한 반사신호의 수신을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 원거리 감지모드에서의 가상 수신 안테나에 의한 반사신호의 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 송신 안테나 중 일부가 수직으로 이격된 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치에서 감지된 객체에 대한 정보를 운전자 보조 시스템에 제공하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다른 정의가 없다면, 본 개시에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시의 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 개시 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시에서, "제1 방향"은 지면에 대하여 수직인 방향을 의미하고, "제2 방향"은 제1 방향에 수직인 지면에 대하여 수평인 방향을 의미한다. 또한, "원거리 감지모드"는 차량으로부터 중장거리에 위치한 객체를 감지하기 위한 레이더 장치의 감지모드를 의미한다. 또한, "근거리 감지모드"는 차량으로부터 근거리에 위치한 객체를 감지하기 위한 레이더 장치의 감지모드를 의미한다. 또한, "채널"은 하나의 급전 라인(feeding line)으로 전력이 공급되는 어레이 안테나들을 의미한다. 또한, "객체에 대한 정보"는 레이더 장치의 감지영역 내에서 검출된 객체의 위치 정보 또는 속도 정보 등을 의미한다.
도 1은 본 개시와 관련된 차량에 구비된 레이더 장치의 탐지 영역을 나타낸 도면이다.
차량용 레이더 장치는 차량(10)의 전면부, 후면부, 또는 측면부 등 다양한 위치에 장착될 수 있으며, 도 1에서는 전면부에 장착되는 예가 도시되어 있다. 차량의 전방을 감지하는 레이더 장치는 원거리에 위치한 객체를 감지하기 위한 원거리 안테나와 근거리에 위치한 객체를 탐지하기 위한 근거리 안테나를 함께 포함한다. 근거리 송신 안테나는 근거리의 객체를 감지할 수 있도록 넓은 감지각도의 감지영역(20)을 갖도록 설정된다. 원거리 송신 안테나는 원거리에 있는 객체를 감지할 수 있도록 좁은 감지 각도의 감지영역(30)을 갖도록 설정된다.
차량(10)은 원거리 감지를 위한 안테나를 이용하여 원거리 감지영역(30)에 있는 객체를 탐지하고, 근거리 감지를 위한 안테나를 이용하여 근거리 감지영역(20)에 있는 객체를 탐지할 수 있다. 이러한 두 가지 감지 영역은 차량(10)으로부터 원거리에 있는 객체와 근거리에 있는 객체를 탐지해야 하는 상황이 모두 요구되기 때문에 필요하다. 예를 들어, 전방에 있는 차량을 추월하기 위해 좁고 긴 탐지 범위를 가지는 원거리 안테나가 필요하고, 보행자 또는 근접 상태에 있는 다른 차량과의 충돌을 방지하기 위해서는 넓고 짧은 탐지 범위를 가지는 근거리 안테나가 필요하게 된다.
도 2는 본 개시와 관련된 원거리 및 근거리 감지를 위한 차량용 레이더 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 원거리 안테나와 근거리 안테나를 포함하는 레이더 장치의 일 예가 도시되어 있다. 레이더 장치의 안테나부(40)는 원거리 안테나와 근거리 안테나를 포함한다. 원거리 안테나는 원거리 송신신호를 출력하는 원거리 송신 안테나(Tx0)와, 원거리 송신신호가 반사된 반사신호를 수신하기 위한 원거리 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3)를 포함한다. 근거리 안테나는 근거리 송신신호를 출력하는 근거리 송신 안테나(Tx1)와 근거리 송신신호가 반사된 반사신호를 수신하기 위한 근거리 수신 안테나(Rx0)를 포함한다.
근거리 수신 안테나(Rx0) 및 원거리 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3)는 공용화될 수 있다. 이 경우, 네 개의 수신 안테나 모두는 원거리 감지 시에는 원거리 송신신호가 반사된 반사신호를 수신하고, 근거리 감지 시에는 근거리 송신신호가 반사된 반사신호를 수신할 수 있다.
이 때, 원거리 송신 안테나와 원거리 수신 안테나, 근거리 송신 안테나와 근거리 수신 안테나는 각각 최소한 한 개 이상의 패치 안테나로 구성되는데, 수직 방향에 대한 안테나 신호의 방향성을 적절히 억제하기 위하여 두 개 이상의 패치 안테나를 지면에 대하여 수직 방향인 제1 방향으로 연결한 것을 어레이 안테나(Array Antenna)라고 한다. 도 2에는 각 어레이 안테나가 열 개의 패치 안테나로 이루어진 것으로 도시되었으나, 이는 일 예로서 이에 한정되는 것은 아니다. 각 어레이 안테나에 포함된 패치 안테나의 개수, 크기 및 형상 등은 필요에 따라 다르게 구현될 수 있다.
레이더 장치는 원거리 송신 안테나와 근거리 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하고, 원거리 수신 안테나 및 근거리 수신 안테나로부터 수신신호를 수신하는 송수신부(50)를 포함한다. 송수신부(50)는 감지모드에 따라 송신 안테나 및 수신 안테나를 선택하기 위한 스위칭 장치를 포함할 수 있다.
제어부(60)는 수신 안테나를 통하여 수신된 반사신호를 처리하여 감지영역 내의 객체에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제어부(60)는 수신 안테나를 통해 수신된 반사신호와 송신 안테나를 통해 송신된 송신신호에 대한 상관분석을 통해 대상 객체에 대한 신호를 검출할 수 있다.
한편, 수평 방향에 대한 안테나 신호의 방향성을 적절히 억제하기 위하여 2개 이상의 어레이 안테나가 동일한 간격으로 지면과 수평으로 배치될 수 있다. 이 때 하나의 급전 라인(feeding line)으로 전력이 공급되는 어레이 안테나들을 동일한 하나의 채널에 연결된 것으로 본다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 네 개의 어레이 안테나들이 한 개의 채널로 원거리 송신 안테나(Tx0)를 구성한다. 또한, 두 개의 어레이 안테나들이 한 개의 채널로 근거리 송신 안테나(Tx1)를 구성한다. 또한, 두 개의 어레이 안테나들이 한 개의 채널로 근거리 수신 안테나(Rx0)를 구성한다. 또한, 여섯 개의 어레이 안테나들이 각각 두 개씩 세 개의 채널로 원거리 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3)를 구성한다.
수평 방향의 각도 분해능을 향상시키기 위해서는 전체 채널에 있어서 수신용 안테나의 왼쪽 끝과 오른쪽 끝이 멀게 배치될 필요가 있다. 이를 위해서는 수신용 안테나의 채널 개수를 늘리거나 어레이 안테나의 간격을 충분히 넓게 할 필요가 있지만, 어레이 안테나의 간격이 사용되는 파장의 절반(λ/2)보다 넓으면 안테나 신호의 방향성이 손상될 수 있으므로, 채널의 개수와 어레이 안테나의 개수, 어레이 안테나의 간격을 효율적으로 조정하는 것이 필요하게 된다.
이하에서는, 첨부되는 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들에 따른 차량용 레이더 장치 및 그 제어 방법을 설명한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 블록도이다. 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 레이더 장치에 구비된 안테나 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 레이더 장치(100)는 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부(110), 감지모드에 따라 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나 중 어느 하나를 통하여 송신신호를 송신하고, 수신 안테나를 통하여 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 송수신부(120) 및 수신 안테나를 통하여 수신된 반사신호를 처리하여 객체에 대한 정보를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다. 이러한 레이더 장치를 레이더 센서라고도 한다.
안테나부(110)는, 적어도 하나의 제1 송신 안테나, 제1 송신 안테나와 지면에 수평인 방향으로 소정의 거리만큼 이격 배치되는 적어도 하나의 제2 송신 안테나 및 연속하여 소정의 거리만큼 이격 배치되는 적어도 하나의 수신 안테나를 포함할 수 있다.
일 예로서, 도 4에 도시된 것과 같이, 제1 송신 안테나는 지면과 수직인 제1 방향으로 연장되는 어레이 안테나가 네 개씩 각각 하나의 채널로 연결된 두 개의 송신 안테나들(Tx0, Tx1)로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 송신 안테나는 두 개의 어레이 안테나들이 하나의 채널로 연결된 한 개의 송신 안테나(Tx2)로 구성될 수 있다. 수신 안테나는 여덟 개의 어레이 안테나들이 두 개씩 각각 하나의 채널로 연결된 네 개의 수신 안테나들(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)로 구성될 수 있다.
즉, 일 예에 따른 레이더 장치는 세 개의 송신 채널(송신 안테나)과, 네 개의 수신 채널(수신 안테나)을 구비할 수 있다. 이하에서는 이러한 구조의 레이더 장치를 전제로 하여 설명하기로 한다. 다만, 이러한 레이더 장치의 구조는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 개시에 따른 레이더 장치는, L 개의 제1 송신 안테나, M 개의 제2 송신 안테나 및 N 개의 수신 안테나로 구성(L, M, N은 자연수)된 안테나부를 포함할 수 있으며, 각 안테나들은 적어도 하나의 어레이 안테나를 포함할 수 있다. 이러한 경우에도, 후술하는 내용은 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
이러한 안테나부(110)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 이하 관련 도면에서 더 상세하게 설명하기로 한다.
송수신부(120)는, 안테나부(110)에 포함된 제1 및 제2 송신 안테나 중 어느 하나로 스위칭(Switching)하여, 스위칭된 송신 안테나를 통해 송신신호를 송신하는 송신부와, 감지영역 내의 타겟인 객체에서 반사된 반사신호를 수신 안테나에서 수신하는 수신부를 포함할 수 있다.
일 예에 따라, 송수신부(120)에 포함된 송신부는, 스위칭된 송신 안테나에 할당된 한 개의 송신 채널 또는 복수 개의 송신 안테나에 할당된 멀티 송신채널에 대한 송신신호를 생성하는 발진부를 포함할 수 있다. 이러한 발진부는, 일 예로서, 전압 제어 발진기(VCO: Voltage-Controlled Oscillator) 및 오실레이터(Oscillator) 등을 포함할 수 있다.
일 예에 따라, 송수신부(120)에 포함된 수신부는, 네 개의 수신 안테나(즉, 네 개의 수신 채널)를 통해 수신된 반사신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭부(LNA: Low Noise Amplifier)와, 저잡음 증폭된 수신신호를 믹싱하는 믹싱부(Mixer)와, 믹싱된 수신신호를 증폭하는 증폭부(Amplifier)와, 증폭된 수신신호를 디지털 변환하여 수신데이터를 생성하는 변환부(ADC: Analog Digital Converter) 등을 포함할 수 있다.
더 구체적으로, 송수신부(120)는 근거리 감지를 위한 근거리 감지모드에서는 제2 송신 안테나(Tx2)를 통하여 송신신호를 송출하고, 모든 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)에서 반사신호를 수신할 수 있다.
송수신부(120)는 중/장거리 감지를 위한 원거리 감지모드에서는 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1)에서 코드 분할된 송신신호를 송출하고, 모든 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)에서 반사신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 일 실시예에 따라, 송수신부(120)는 원거리 감지모드에서 사용되지 않는 제2 송신 안테나(Tx2)를 수신 안테나로 이용하도록 스위칭할 수 있다. 즉, 원거리 감지모드에서 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)와 함께 제2 송신 안테나(Tx2)를 통하여 반사신호를 수신할 수 있다. 이러한 송수신부(120)의 동작은 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다.
제어부(130)는 송신신호와 수신된 반사신호를 처리하여 객체에 대한 정보, 예를 들어, 위치정보를 산출할 수 있다. 더 구체적으로, 근거리 감지모드에서, 제어부(130)는 단일의 제2 송신 안테나(Tx2)를 통하여 송신된 송신신호와 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)에서 수신된 수신신호를 이용하여 근거리에 있는 객체의 방위각과 같은 근거리 수평정보를 획득할 수 있다. 도 4를 참조하면, 수신 안테나들 사이의 간격이 A라 할 때, 근거리 감지모드에서의 수신 안테나의 개구는 3A가 될 수 있다.
또한, 원거리 감지모드에서, 제어부(130)는 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1)에서 코드 분할되어 송신된 송신신호와 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3) 및 제2 송신 안테나(Tx2)에서 수신된 반사신호를 이용하여 중장거리에 있는 객체의 방위각(azimuth angle)과 같은 중장거리 수평정보를 획득할 수 있다. 제어부(130)는 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1)를 통하여 송신신호를 송신하는 경우, 제2 송신 안테나(Tx2) 및 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)를 통하여 반사신호를 수신하도록 상기 송수신부(120)를 제어할 수 있다.
일 예에 따라, 제1 송신안테나(Tx0, Tx1)가 서로 제1 방향으로 이격되어 배치되는 경우, 제어부(130)는 객체의 수직각도(elevation angle) 등과 같은 수직정보를 더 획득할 수 있다.
일 예에 따라, 제어부(130)는, 많은 연산량을 필요로 하는 신호 처리를 제1 처리부와 제2 처리부에 효율적으로 분배함으로써, 비용을 줄이고, 동시에 하드웨어 사이즈를 축소하도록 구현될 수 있다.
제어부(130)에 포함된 제1 처리부는, 제2 처리부를 위한 전 처리부(Pre-Processor)로서, 송신 데이터 및 수신 데이터를 획득하여, 획득된 송신 데이터에 근거한 발진부에서의 송신신호의 생성을 제어하고, 송신 데이터 및 수신 데이터를 동기화하며, 송신 데이터 및 수신 데이터를 주파수 변환할 수 있다.
제1 처리부는, 획득된 송신 데이터 및 획득된 수신 데이터를 한 주기당 처리 가능한 단위 샘플 사이즈로 데이터 버퍼링 한 이후, 주파수 변환을 수행할 수 있다. 제1 처리부에서 수행하는 주파수 변환에는, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform) 등과 같은 푸리에 변환이 이용될 수 있다.
제2 처리부는, 제1 처리부의 처리 결과를 이용하여 실질적 처리를 수행하는 후 처리부(Post-Processor)로서, 제1 처리부에서 주파수 변환된 수신 데이터를 토대로 CFAR(Constant False Alarm Rate) 연산, 트래킹(Tracking) 연산 및 객체에 대한 타겟 선택(Target Selection) 연산 등을 수행하고, 객체에 대한 각도정보, 속도정보 및 거리정보 등을 추출할 수 있다.
제2 처리부는, 제1 처리부에서 이루어진 제1 푸리에 변환(FFT)된 신호에 대하여 제2 푸리에 변환을 할 수 있으며, 제2 푸리에 변환은, 일 예로서, 이산 푸리에 변환(DFT: Discrete Fourier Transform, 이하 "DFT"라 칭함)일 수 있다. 또한, DFT 중에서도, 첩-이산 푸리에 변환(Chirp-DFT)일 수 있다.
제2 처리부는 Chirp-DFT 등의 제2 푸리에 변환을 통해, 제2 푸리에 변환 길이에 해당하는 개수만큼의 주파수 값을 획득하고, 획득된 주파수 값을 토대로 각 첩(Chirp) 주기 동안 가장 큰 파워를 갖는 비트 주파수를 계산하고, 계산된 비트 주파수에 근거하여 객체의 속도 정보 및 거리 정보를 획득함으로써 객체를 탐지할 수 있다.
이에 따르면, 레이더 장치가 원거리 감지모드로 동작 중에는 이용되지 않는 제2 송신 안테나를 수신 안테나로 활용하여 수신 안테나의 개구를 확장함으로써, 추가적인 구성 없이, 각도 분해능이 향상된 레이더 장치를 제공할 수 있다.
이하에서는, 원거리 감지모드에서 레이더 장치(100) 수신 안테나의 개구의 확장을 통한 각도 분해능의 향상에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 원거리 감지모드에서의 제2 송신 안테나를 이용한 반사신호의 수신을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 1 송신 안테나(Tx0, Tx1), 제2 송신 안테나(Tx2) 및 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)는 지면과 수평인 제2 방향을 따라 순차적으로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 안테나부(110)에서, 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1) 및 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)는 제2 송신 안테나(Tx2)의 양측에 각각 배치될 수 있다.
도 5에는 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1)가 제2 송신 안테나(Tx2)의 좌측에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1)가 제2 송신 안테나(Tx2)의 우측에, 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)가 제2 송신 안테나(Tx2)의 좌측에 배치될 수도 있다.
레이더 장치(100)의 원거리 감지모드에서는, 복수의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나를 이용하며, 따라서, 다중입력 다중출력(Multi-Input Multi-Output; MIMO) 방식의 안테나 장치로 동작할 수 있다. 우선적으로, 도 5에서는 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)에 관하여 설명하기로 한다.
일 예에 따라, 코드분할된 송신신호가 송신되는 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1) 각각은 지면과 수평인 제2 방향으로 4A만큼 이격되어 배치된 경우로 가정한다. 다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1) 사이의 거리는, 필요에 따라 다르게 설정될 수 있다.
이 경우, 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 수신 안테나 입장에서는 동일한 형태의 신호이되 제1 코드 및 제2 코드로 분할된 반사신호가 공간적으로 제2 방향으로 4A만큼 시프트되어 수신되는 것과 동일한 효과를 가진다. 이 때, 실제 존재하는 수신 안테나와 구별되는 개념으로, 동시에 신호를 송신하는 송신 안테나의 수평 이격에 의하여 가상적으로 존재하게 되는 수신 안테나를 가상 수신 안테나로 표현할 수 있다.
도 5에서 제1 송신 안테나(Tx0)를 기준으로 볼 때, 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)는 실제로 존재하는 수신 안테나인 진성 수신 안테나(real Rx antenna)가 된다. 제1 송신 안테나(Tx0)를 기준으로 볼 때, 제2 코드의 송신신호를 동시에 전송하는 제1 송신 안테나(Tx1)가 수평 방향으로 4A만큼 이격되어 있기 때문에, 제1 송신 안테나(Tx1)에서 송신되는 신호를 수신하는 수신 안테나는 실제 위치보다 수평방향으로 4A만큼 시프트된 위치에 있는 것과 동일한 효과를 가지게 된다. 이렇게 시프트된 위치에 생성되는 수신 안테나를 가상 수신 안테나(virtual Rx Antenna)로 표현할 수 있다.
실제 수신 안테나와 구분하기 위하여, 제1 송신 안테나(Tx1)의 송신신호를 수신하는 가상 수신 안테나를 VRx0, VRx1, VRx2, VRx3로 표시하며, 실제 수신 안테나를 실선으로, 가상 수신 안테나를 점선으로 표시한다.
따라서, 도 5를 참조하면, 진성 수신 안테나로부터 4A만큼 이격된 위치에 진성 수신 안테나와 동일한 배열 형태를 가지는 총 네 개의 가상 수신 안테나(VRx0, VRx1, VRx2, VRx3)가 생성된다. 즉, 원거리 감지모드에서, 네 개 채널의 진성 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)가 배치된 영역(R)과 네 개 채널의 가상 수신 안테나(VRx0, VRx1, VRx2, VRx3)가 배치된 영역(V)이 수신 안테나로서 동작할 수 있다.
결과적으로, 원거리 감지모드에서, 수신 안테나의 전체 개구는, 진성 수신 안테나 중 가장 좌측의 수신 안테나(Rx0)와 가상 수신 안테나 중 가장 우측의 수신 안테나(VRx3) 사이의 수평 거리인 7A가 된다. 즉, MIMO 방식을 통하여, 수신단의 개구가 3A에서 7A로 확장될 수 있다.
도 6을 참조하면, 원거리 감지모드에서, 제어부(130)는 근거리 감지모드에서 이용되는 제2 송신 안테나(Tx2)를 수신 안테나로 이용하도록 송수신부(120)를 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제2 송신 안테나(Tx2)는 근거리 감지를 위한 송신신호의 송신 및 원거리 감지를 위한 송신신호가 반사된 반사신호의 수신 동작의 수행이 가능하도록 구현될 수 있다. 제2 송신 안테나(Tx2)는 제어부(130)의 제어에 따라 송신신호의 송신 및 반사신호의 수신 중 하나를 수행할 수 있다.
이 경우, 실제 수신 안테나가 배치된 영역은, 네 개 채널의 진성 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)가 배치된 영역(R)에서 제2 송신 안테나(Tx2)를 포함하는 영역(E)로 확장될 수 있다. 일 예에 따라, 제2 송신 안테나(Tx2)와 수신 안테나(Rx0) 사이의 간격이 수평 거리 2A만큼 이격된 것으로 가정한다. 다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 송신 안테나(Tx2)와 수신 안테나(Rx0) 사이의 간격은, 필요에 따라 다르게 설정될 수 있다. 이 경우, 진성 수신 안테나가 배치된 영역(E)의 개구는 5A가 된다.
도 5에서 전술한 것과 같이, 코드분할된 송신신호가 송신되는 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1) 각각은 지면과 수평인 제2 방향으로 4A만큼 이격되어 배치된 경우를 가정한다. 이 경우, 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 수신 안테나 입장에서는 동일한 형태의 신호이되 제1 코드 및 제2 코드로 분할된 반사신호가 공간적으로 제2 방향으로 4A만큼 시프트되어 수신되는 것과 동일한 효과를 가진다.
따라서, 도 7을 참조하면, 진성 수신 안테나(Tx2 및 Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)로부터 4A만큼 이격된 위치에 진성 수신 안테나와 동일한 배열 형태를 가지는 총 다섯 개의 가상 수신 안테나(VTx2 및 VRx0, VRx1, VRx2, VRx3)가 생성된다. 이 경우, 진성 수신 안테나(Rx2)와 가상 수신 안테나(VTx2)의 위치는 중첩되게 된다.
즉, 원거리 감지모드에서, 다섯 개 채널의 진성 수신 안테나(Tx2 및 Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)가 배치된 영역(E)과 다섯 개 채널의 가상 수신 안테나(VTx2 및 VRx0, VRx1, VRx2, VRx3)가 배치된 영역(VE)이 수신 안테나로서 동작할 수 있다.
결과적으로, 원거리 감지모드에서, 수신 안테나의 전체 개구는, 진성 수신 안테나 중 가장 좌측의 제2 송신 안테나(Tx2)와 가상 수신 안테나 중 가장 우측의 수신 안테나(VRx3) 사이의 수평 거리인 9A가 된다. 즉, 제2 송신 안테나(Tx2)를 수신 안테나로 이용함으로써, 수신단의 개구가 9A로 확장될 수 있다.
이에 따르면, 송신 안테나 중 감지모드에 따라 이용되지 않는 송신 안테나를 수신 안테나로 활용하여 수신 안테나의 개구를 확장함으로써, 추가적인 구성 없이 레이더 장치의 소형화와 함께 각도 분해능을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 원거리 감지모드에서의 가상 수신 안테나에 의한 반사신호의 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에서 전술한 것과 같이, 다섯 개 채널의 진성 수신 안테나(Tx2 및 Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)가 배치된 영역(E)에서 제2 송신 안테나(Tx2)와 수신 안테나(Rx0) 사이가 2A 만큼 이격되어 있는 경우를 가정한다. 만약, 수신 안테나들 사이의 간격인 수평 거리 A가 송신신호의 반 파장으로 설정된 경우, 제2 송신 안테나(Tx2)와 수신 안테나(Rx0) 사이의 거리가 반 파장보다 길게 되어, 동일한 공분산 행렬(covariance matrix)을 생성하는 서로 다른 두 개의 각도 성분이 발생하게 된다. 이는 전파의 도달각도(direction-of-arrival) 추정을 모호하게 하는 공간적 모호성(spatial ambiguity)으로 표현되며, 최종적으로 그레이팅 로브(grating lobe)에 의한 고스트(ghost)를 발생시킬 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 제어부(130)는, 도 8에 도시된 것과 같이, 제2 송신 안테나(Tx2) 및 수신 안테나(Rx0) 사이에 위치하는 가상 수신 안테나(VRx4)를 생성할 수 있다. 가상 수신 안테나(VRx4)는 제2 송신 안테나(Tx2) 및 수신 안테나(Rx0)와 각각 A만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
다만, 이는 제2 송신 안테나(Tx2) 및 수신 안테나(Rx0) 사이의 간격이 2A인 경우를 전제로 하는 것으로, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 송신 안테나(Tx2) 및 수신 안테나(Rx0) 사이의 간격이 3A인 경우, 제2 송신 안테나(Tx2) 및 수신 안테나(Rx0) 사이에 A만큼 이격된 두 개의 가상 수신 안테나가 배치될 수 있다.
즉, 원거리 감지모드에서, 다섯 개 채널의 진성 수신 안테나(Tx2 및 Rx0, Rx1, Rx2, Rx3) 및 한 개 채널의 가상 수신 안테나(VRx4)가 배치된 영역(S)과 다섯 개 채널의 가상 수신 안테나(VTx2 및 VRx0, VRx1, VRx2, VRx3)가 배치된 영역(VE)이 수신 안테나로서 동작할 수 있다. 또는, 상기 영역(S) 및 상기 영역(S)가 4A만큼 시프트된 영역(VS)이 수신 안테나로 동작할 수 있다. 이 경우, 영역(VS) 내의 가상 수신 안테나(VTx2) 및 생성된 가상 수신 안테나(VRx4)가 시프트된 가상 수신 안테나(VRx4')는 영역(S) 내의 진성 수신 안테나(Rx2, Rx3)와 중첩되게 된다. 따라서, 실질적인 수신단의 개구는 두 경우가 동일하게 된다.
결과적으로, 원거리 감지모드에서, 수신 안테나의 전체 개구는, 진성 수신 안테나 중 가장 좌측의 제2 송신 안테나(Tx2)와 가상 수신 안테나 중 가장 우측의 수신 안테나(VRx3) 사이의 수평 거리인 9A가 된다. 또한, 수신단의 전체 개구 내의 열 개의 수신 안테나는 모두 동일한 간격인 수평 거리 A로 배치될 수 있다.
제어부(130)는 가상 수신 안테나(VRx4)에 의해 수신된 반사신호를 산출할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 제1 송신 안테나를 통하여 송신된 송신신호 및 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 통하여 수신된 반사신호에 기초하여 가상 수신 안테나(VRx4)에 의한 반사신호를 산출할 수 있다.
제어부(130)는 수신된 반사신호 및 산출된 반사신호에 기초하여 송신신호와의 상관관계에 따라 객체에 대한 위치 정보 등을 획득할 수 있다.
이에 따르면, 수신 안테나로 활용되는 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 가상 안테나를 구현함으로써, 수신 안테나들 사이의 거리가 중심 주파수의 반 파장보다 멀어지는 경우에 발생할 수 있는 그레이팅 로브에 의한 고스트 타겟을 제거할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 송신 안테나 중 일부가 수직으로 이격된 구조를 설명하기 위한 도면이다.
일 예에 따라, 제1 송신 안테나가 복수의 채널로 이루어진 경우, 복수의 채널 중 적어도 하나는 지면과 수직인 제1 방향을 따라 소정의 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 도 9를 참조하면, 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1)는 두 개의 채널로 구성되므로, 제1 송신 안테나(Tx1)는 제1 송신 안테나(Tx0)보다 수직 거리 B만큼 낮게 배치될 수 있다.
이와 같이, 송신 안테나들의 수직 이격을 이용하여, 제어부(130)는 송신신호와 수신신호를 처리하여 객체의 위치 정보 중 객체의 수직 각도(elevation angle) 등과 같은 수직 정보를 더 획득할 수 있다.
다만, 이는 수직 방향의 정보를 획득하기 위한 것으로, 이와 수직인 수평 방향의 정보를 획득하기 위하여 도 3 내지 도 8에서 전술한 내용은, 도 9에 도시된 구조의 안테나부(110)에 대해서도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 중복 기재를 피하기 위해 생략하기로 한다.
이에 따르면, 수직으로 이격된 송신 안테나들이 적용된 레이더 장치에 대해서도, 수직 정보의 획득과 함께, 레이더 장치의 소형화 및 각도 분해능의 향상을 도모할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치에서 감지된 객체에 대한 정보를 운전자 보조 시스템에 제공하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 레이더 장치(100)는 차량에 구비된 운전자 보조 시스템(ADAS)과 데이터를 송수신할 수 있다. 제어부(130)는 레이더 장치(100)가 설치된 차량에 포함된 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems; ADAS, 200)에 객체에 대한 정보를 제공할 수 있다.
여기서, 운전자 보조 시스템은 자율 주행 시스템(autonomous driving system), 반자율 주행 시스템(semi-autonomous driving system), 자동 주차 시스템(automated parking system), 블라인드 스팟 감지 시스템(blind spot detection system), 후측면 접근 차량 경고 시스템(cross traffic alert system), 차선 변경 및 병합 보조 시스템(lane change and merge aid system), 자동 긴급 제동 시스템(automatic emergency braking system), 보행자 감지 시스템(pedestrian detection system), 회전 보조(turn assist) 및 교차로 충돌 완화 시스템(intersection collision mitigation system)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 시스템을 포함할 수 있다. 여기서 설명하는 운전자 보조 시스템의 용어 및 명칭은 예시적으로 개시한 것으로 이에 한정되지 않는다.
제어부(130)는 레이더 장치(100)에 의한 센싱 데이터의 요청을 수신하면, 레이더 장치(100)를 구동하여, 송신신호를 송출하고, 객체에서 반사된 반사신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 제어부(130)는 수신된 반사신호에 기초하여 객체에 대한 정보를 획득하고, 센싱 데이터를 요청한 운전자 보조 시스템으로 획득된 객체에 대한 정보를 송신할 수 있다.
일 예에 따라, 운전자 보조 시스템은 차량에 구비된 카메라에 의해 캡쳐된 이미지 데이터를 더 이용할 수 있다. 이 경우, 캡쳐된 이미지 데이터는 레이더 장치(100)에서 감지된 센싱 데이터와 퓨전되어 이용될 수 있다.
일 예에 따라, 제어부(130)는 차량에 대한 전반적인 제어를 수행하는 도메인 컨트롤 유닛(Domain Control Unit; DCU)으로 통합될 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 레이더 장치에서 생략되거나, 도메인 컨트롤 유닛의 제어에 따라 동작할 수 있다. 도메인 컨트롤 유닛은 수신된 반사신호를 처리하여 객체에 대한 정보를 획득하고, 획득된 정보에 기초하여 운전자 보조 시스템 중 하나 이상을 제어하도록 동작할 수 있다.
또한, 운전자 보조 시스템은 자율 주행을 위한 자율 주행 모듈을 포함할 수도 있다. 또는, 운전자 보조 시스템에 포함되는 개별 시스템 모듈들의 제어를 통해서 도메인 컨트롤 유닛이 차량이 자율 주행을 수행하도록 제어할 수도 있다.
이에 따르면, 레이더 장치에서 검출된 객체에 대한 정보를 차량에 구비된 운전자 보조 시스템에 제공함으로써, 차량의 운전자에게 안정성 및 편의를 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 레이더 장치에 사용되는 안테나 장치로서, 원거리 감지모드에서 송신신호를 송신하는 제1 송신 안테나, 근거리 감지모드에서 송신신호를 송신하는 제2 송신 안테나 및 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 수신 안테나를 포함하되, 제2 송신 안테나는 원거리 감지모드에서 객체에서 반사된 반사신호를 수신할 수 있다. 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나는 각각 적어도 하나의 채널로 이루어지고, 각 채널은 적어도 하나의 어레이 안테나를 포함할 수 있다.
안테나 장치는 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나가 지면과 수평인 제2 방향을 따라 순차적으로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 안테나 장치가 원거리 감지모드에서 동작하는 경우, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나 사이에서 가상 수신 안테나가 형성될 수 있다. 제1 송신 안테나가 복수의 채널로 이루어진 경우, 복수의 채널 중 적어도 하나는 지면과 수직인 제1 방향을 따라 소정의 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
본 개시에 따른 안테나 장치는 도 3 내지 도 9에서 전술한 레이더 장치에 포함된 안테나부와 명칭만 다를 뿐, 구조 및 동작은 실질적으로 동일하므로, 중복 기재를 피하기 위하여 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이에 따르면, 송신 안테나 중 감지 모드에 따라 이용되지 않는 송신 안테나를 수신 안테나로 활용하여 수신 안테나의 개구를 확장함으로써, 레이더 장치를 소형화하고 각도 분해능을 향상시킬 수 있다. 또한, 수신 안테나로 활용되는 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 가상 안테나를 구현함으로써, 그레이팅 로브에 의한 고스트 타겟을 제거할 수 있다.
본 개시에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법은 전술한 차량용 레이더 장치(100)에서 구현될 수 있다. 이하 필요한 도면들을 참조하여, 본 개시에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법과, 이를 구현하기 위한 차량용 레이더 장치(100)의 동작을 상세히 설명하기로 한다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다. 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부가 구비된 레이더 장치
도 11을 참조하면, 차량의 주행 중 레이더 장치에 의한 센싱 데이터가 요청되는 경우, 레이더 장치가 구동될 수 있다[S110]. 다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다. 레이더 장치는 차량의 시동 시부터 구동될 수 있다.
레이더 장치는 센싱 데이터가 요청된 상황에 따라, 원거리 감지모드 및 근거리 감지모드 중 어느 하나의 감지모드를 선택할 수 있다[S120]. 예를 들어, 전방에 있는 차량에 대한 추월 시도가 있는 경우, 원거리 감지모드가 선택될 수 있다. 또는, 차량이 주차 중인 경우, 차량 주변의 보행자 또는 객체와의 충돌을 방지하기 위해서 넓은 탐지 범위를 가지는 근거리 감지모드가 선택될 수 있다.
다시, 도 11을 참조하면, 레이더 장치는 원거리 감지모드가 선택되면, 제1 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하고, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 통하여 객체에서 반사된 반사신호를 수신할 수 있다[S130].
레이더 장치는 적어도 하나의 제1 송신 안테나, 제1 송신 안테나와 지면에 수평인 방향으로 소정의 거리만큼 이격 배치되는 적어도 하나의 제2 송신 안테나 및 동일 방향으로 연속하여 소정의 거리만큼 이격 배치되는 적어도 하나의 수신 안테나를 포함할 수 있다. 일 예로서, 도 4에 도시된 것과 같이, 레이더 장치는 두 개의 송신 안테나들(Tx0, Tx1)로 구성된 제1 송신 안테나, 한 개의 송신 안테나(Tx2)로 구성된 제2 송신 안테나 및 네 개의 수신 안테나들(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)을 포함할 수 있다. 즉, 일 예에 따른 레이더 장치는 세 개의 송신 채널(송신 안테나)과, 네 개의 수신 채널(수신 안테나)을 구비할 수 있다. 이하에서는 이러한 구조의 레이더 장치를 전제로 하여 설명하기로 한다. 다만, 이러한 레이더 장치의 구조는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다.
레이더 장치는 중/장거리 감지를 위한 원거리 감지모드가 선택되면, 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1)에서 코드 분할된 송신신호를 송출하고, 모든 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)에서 반사신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 레이더 장치는 원거리 감지모드에서 사용되지 않는 제2 송신 안테나(Tx2)를 수신 안테나로 이용하도록 스위칭할 수 있다. 즉, 원거리 감지모드에서는 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)와 함께 제2 송신 안테나(Tx2)를 통하여 반사신호가 수신될 수 있다.
다시, 도 11을 참조하면, 레이더 장치는 근거리 감지모드가 선택되면, 제2 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하고, 수신 안테나를 통하여 객체에서 반사된 반사신호를 수신할 수 있다[S140]. 레이더 장치는 근거리 감지를 위한 근거리 감지모드가 선택되면, 제2 송신 안테나(Tx2)를 통하여 송신신호를 송출하고, 모든 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)에서 반사신호를 수신할 수 있다.
다시, 도 11을 참조하면, 레이더 장치는 원거리 감지모드에서 수신된 반사신호 또는 근거리 감지모드에서 수신된 반사신호를 처리하여 객체에 대한 정보를 획득할 수 있다[S150].
레이더 장치는 송신신호와 수신된 반사신호를 처리하여 객체에 대한 정보, 예를 들어, 위치정보를 산출할 수 있다. 더 구체적으로, 근거리 감지모드에서, 레이더 장치는 단일의 제2 송신 안테나(Tx2)를 통하여 송신된 송신신호와 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3)에서 수신된 수신신호를 이용하여 근거리에 있는 객체의 방위각과 같은 근거리 수평정보를 획득할 수 있다.
원거리 감지모드에서, 레이더 장치는 제1 송신 안테나(Tx0, Tx1)에서 코드 분할되어 송신된 송신신호와 수신 안테나(Rx0, Rx1, Rx2, Rx3) 및 제2 송신 안테나(Tx2)에서 수신된 반사신호를 이용하여 중장거리에 있는 객체의 방위각(azimuth angle)과 같은 중장거리 수평정보를 획득할 수 있다.
또한, 제1 송신안테나(Tx0, Tx1) 각각이 서로 제1 방향으로 소정의 간격만큼 이격되어 배치되는 경우, 레이더 장치는 객체의 수직각도(elevation angle) 등과 같은 수직정보를 더 획득할 수 있다.
또한, 안테나 장치가 원거리 감지모드에서 동작하는 경우, 레이더 장치는 제2 송신 안테나(Tx2)와 수신 안테나(Rx0) 사이의 공간에 가상 수신 안테나를 생성할 수 있다. 제2 송신 안테나를 수신 안테나로 이용하여 수신단의 개구를 확장하는 경우, 제2 송신 안테나(Tx2)와 수신 안테나(Rx0) 사이의 거리가 송신신호의 반 파장보다 길다면, 그레이팅 로브(grating lobe)에 의한 고스트(ghost)가 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 레이더 장치는 제2 송신 안테나(Tx2)와 수신 안테나(Rx0) 사이에 가상 수신 안테나를 형성하여, 수신 안테나들 사이의 간격을 반 파장 이하로 조정할 수 있다.
이에 따르면, 송신 안테나 중 감지 모드에 따라 이용되지 않는 송신 안테나를 수신 안테나로 활용하여 수신 안테나의 개구를 확장함으로써, 레이더 장치를 소형화하고 각도 분해능을 향상시킬 수 있다. 또한, 수신 안테나로 활용되는 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 가상 안테나를 구현함으로써, 그레이팅 로브에 의한 고스트 타겟을 제거할 수 있다.
전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 차량
20: 근거리 감지영역
20: 원거리 감지영역 40: 안테나부
50: 송수신부 60: 제어부
100: 레이더 장치 110: 안테나부
120: 송수신부 130: 제어부
20: 원거리 감지영역 40: 안테나부
50: 송수신부 60: 제어부
100: 레이더 장치 110: 안테나부
120: 송수신부 130: 제어부
Claims (16)
- 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부;
감지모드에 따라 상기 제1 송신 안테나 및 상기 제2 송신 안테나 중 어느 하나를 통하여 송신신호를 송신하고, 상기 수신 안테나를 통하여 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 송수신부; 및
상기 수신 안테나를 통하여 수신된 반사신호를 처리하여 상기 객체에 대한 정보를 획득하는 제어부;
를 포함하되,
상기 제어부는 상기 제1 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하는 경우, 상기 제2 송신 안테나 및 상기 수신 안테나를 통하여 반사신호를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 송신 안테나, 상기 제2 송신 안테나 및 상기 수신 안테나는 각각 적어도 하나의 채널로 이루어지고, 각 채널은 적어도 하나의 어레이 안테나를 포함하는 레이더 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1 송신 안테나가 복수의 채널로 이루어진 경우, 상기 복수의 채널 중 적어도 하나는 지면과 수직인 제1 방향을 따라 소정의 거리만큼 이격되어 배치되는 레이더 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2 송신 안테나는 상기 제어부의 제어에 따라 송신신호의 송신 및 반사신호의 수신 중 하나를 수행하는 레이더 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 송수신부는 원거리 감지모드에서 상기 제1 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하고, 근거리 감지모드에서 상기 제2 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하는 레이더 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 송신 안테나, 상기 제2 송신 안테나 및 상기 수신 안테나는 지면과 수평인 제2 방향을 따라 순차적으로 이격되어 배치되는 레이더 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제2 송신 안테나 및 상기 수신 안테나 사이에 위치하는 가상 수신 안테나에 의한 반사신호를 산출하는 레이더 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하는 경우, 상기 송신신호 및 상기 제2 송신 안테나 및 상기 수신 안테나를 통하여 수신된 반사신호에 기초하여 상기 가상 수신 안테나에 의한 반사신호를 산출하고, 상기 수신된 반사신호 및 상기 산출된 반사신호에 기초하여 상기 객체에 대한 정보를 획득하는 레이더 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 레이더 장치가 설치된 차량에 포함된 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)에 상기 객체에 대한 정보를 제공하는 레이더 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 운전자 보조 시스템은 상기 차량에 구비된 카메라에 의해 캡쳐된 이미지 데이터를 더 이용하고,
상기 캡쳐된 이미지 데이터는 상기 레이더 장치에서 감지된 센싱 데이터와 퓨전되어 이용되는 레이더 장치. - 레이더 장치에 사용되는 안테나 장치로서,
원거리 감지모드에서 송신신호를 송신하는 제1 송신 안테나;
근거리 감지모드에서 송신신호를 송신하는 제2 송신 안테나; 및
객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 수신 안테나;
를 포함하되,
상기 제2 송신 안테나는 상기 원거리 감지모드에서 상기 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제1 송신 안테나, 상기 제2 송신 안테나 및 상기 수신 안테나는 각각 적어도 하나의 채널로 이루어지고, 각 채널은 적어도 하나의 어레이 안테나를 포함하는 안테나 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 제1 송신 안테나가 복수의 채널로 이루어진 경우, 상기 복수의 채널 중 적어도 하나는 지면과 수직인 제1 방향을 따라 소정의 거리만큼 이격되어 배치되는 안테나 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제1 송신 안테나, 상기 제2 송신 안테나 및 상기 수신 안테나는 지면과 수평인 제2 방향을 따라 순차적으로 이격되어 배치되는 안테나 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제2 송신 안테나 및 상기 수신 안테나 사이에서 가상 수신 안테나가 형성되는 안테나 장치. - 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부가 구비된 레이더 장치의 제어 방법에 있어서,
원거리 감지모드 및 근거리 감지모드 중 어느 하나의 감지모드를 선택하는 단계;
상기 원거리 감지모드가 선택되면, 상기 제1 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하고, 상기 제2 송신 안테나 및 상기 수신 안테나를 통하여 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 단계;
상기 근거리 감지모드가 선택되면, 상기 제2 송신 안테나를 통하여 송신신호를 송신하고, 상기 수신 안테나를 통하여 상기 객체에서 반사된 반사신호를 수신하는 단계; 및
상기 원거리 감지모드에서 수신된 반사신호 또는 상기 근거리 감지모드에서 수신된 반사신호를 처리하여 상기 객체에 대한 정보를 획득하는 단계;
를 포함하는 레이더 장치의 제어 방법.
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