KR20210036790A - 물체 검출 방법 및 항법 시스템 - Google Patents

물체 검출 방법 및 항법 시스템 Download PDF

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알렉산더 제나디예비치 체르노칼로프
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Abstract

본 개시에 일 실시예는, 수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 N개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 N x M 어레이를 이용하여, 제1 해상도의 물체 검출을 수행하는 제1 빔포밍 단계, N개의 수신 소자 또는 송신 소자와 수평 방향으로 배치된 N' 개의 송신 소자 또는 수신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수평 N x N' 어레이를 이용하여, 수평 평면에서 제2 해상도의 물체 검출을 수행하는 제2 빔포밍 단계, 수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 M' 개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수직 M' x M 어레이를 이용하여, 수직 평면에서 제2 해상도의 물체 검출을 수행하는 제3 빔포밍 단계 및 상기 제1 빔포밍 단계, 상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계 중 적어도 어느 하나로부터의 검출 결과에 기초하여 검출된 물체의 맵을 형성하는 단계를 포함하는, 물체 검출 방법을 제공한다.

Description

물체 검출 방법 및 항법 시스템{Method for detecting objects and navigation system using the method}
본 개시의 기술적 사상은 일반적으로 물체 검출 방법 및 항법 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 장애물을 검출하기 위한 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 어레이를 포함하는 레이더를 이용한 항법 시스템에 관한 것이다.
자율 주행 차량 및 모바일 로봇 기술 분야에서는, 다양한 센서를 이용하여 장애물을 감지하는 항법(navigation)과 관련된 기술이 활발히 개발되고 있다. 예를 들어, 3차원(3D) 이미징 및 장애물 검출을 위해, 3차원/4차원(3D/4D) 밀리미터파(millimeter-wave) 레이더(radar)가 이용될 수 있다. 보통 자동차 산업에서, 이러한 레이더의 고해상도를 구현하기 위해 수신 소자 및 수신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 3D/4D 어레이가 사용된다. 그러나, 고해상도를 구현하기 위해, 많은 채널 수를 가지는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 기술에는 상당한 처리 시간이 필요하다. 이처럼 많은 채널 수를 가지는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 기술은 자율 주행 차량, 무인 항공기 또는 모바일 로봇의 항법 시스템과 같이, 장애물을 빠르게 인식하고 장애물을 피하기 위해 항법 명령을 빠르게 실행해야 하는 기술에 사용되는 경우 바람직하지 않을 수 있다.
미국 특허문헌(US 20180356506, GM Global Technology operations LLC, 2018.12.13 공개)에는 타겟의 위치를 보다 정확하게 결정할 수 있는, 다중 입력 다중 출력(MIMO) 레이더 시스템에서 2단계 빔포밍(beamforming)을 수행하는 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 2단계 빔포밍은 방사 소자(radiation elemnet)의 개수를 줄일 수 없고, 긴 데이터 처리 시간이 필요할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따라, 필요한 채널 수를 감소시키고, 데이터 처리 시간을 감소시킨 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함한 레이더를 이용하는 물체 검출 방법 및 항법 시스템을 제공하고자 한다.
일 실시예는,
수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 어레이를 포함하는 레이더를 이용하는 물체 검출 방법을 제공한다.
상기 물체 검출 방법은,
수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 N개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 N x M 어레이를 이용하여, 제1 해상도의 물체 검출을 수행하는 제1 빔포밍 단계, N개의 수신 소자 또는 송신 소자와 수평 방향으로 배치된 N' 개의 송신 소자 또는 수신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수평 N x N' 어레이를 이용하여, 수평 평면에서 제2 해상도의 물체 검출을 수행하는 제2 빔포밍 단계, 수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 M' 개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수직 M' x M 어레이를 이용하여, 수직 평면에서 제2 해상도의 물체 검출을 수행하는 제3 빔포밍 단계 및 상기 제1 빔포밍 단계, 상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계 중 적어도 어느 하나로부터의 검출 결과에 기초하여 검출된 물체의 맵을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 해상도는 상기 제1 해상도보다 높은 해상도일 수 있다.
상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계는 동시에 수행될 수 있다.
상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계는 병렬적으로 수행될 수 있다.
상기 검출된 물체의 맵을 형성하는 단계는,
상기 제1 빔포밍 단계, 상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계로부터의 검출 결과 모두에 기초하여 상기 검출된 물체의 맵을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계 중 적어도 하나는 상기 제1 빔포밍 단계의 결과로서 검출된 물체가 위치하는 관심 영역에서의 빔포밍을 포함하고, 상기 관심 영역은 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 전체 시야(field of view)내에 포함될 수 있다.
다른 일 실시예는,
수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(multiple-input multiple output; MIMO) 어레이를 포함하고, 수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 N개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 N x M 어레이를 이용하여 제1 방향성 패턴을 형성함으로써 제1 해상도의 물체 검출을 수행하고, N개의 수신 소자 또는 송신 소자와 수평 방향으로 배치된 N' 개의 송신 소자 또는 수신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수평 N x N' 어레이를 이용하여 제2 방향성 패턴을 형성함으로써 제2 해상도의 물체 검출을 수행하고, 수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 M' 개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수직 M' x M 어레이를 이용하여 제3 방향성 패턴을 형성함으로써 제2 해상도의 물체 검출을 수행하는, 레이더 및 상기 제1 방향성 패턴, 상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴 중 적어도 어느 하나에 의한 검출 결과에 기초하여 검출된 물체의 맵을 생성하고, 상기 검출된 물체의 맵에 기초하여 이동 로봇 제어를 위한 결정을 내리는, 프로세서를 포함하는, 모바일 로봇용 항법 시스템을 제공한다.
상기 제2 해상도는 상기 제1 해상도보다 높은 해상도일 수 있다.
상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴은 동시에 형성될 수 있다.
상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴은 병렬적으로 형성될 수 있다.
상기 프로세서는,
상기 제1 방향성 패턴, 상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴에 의한 검출 결과 모두에 기초하여 상기 검출된 물체의 맵을 생성하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴 중 적어도 하나는 상기 제1 방향성 패턴에 의해 검출된 물체가 위치하는 관심 영역에 형성되고, 상기 관심 영역은 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 전체 시야 내에 포함될 수 있다.
다른 일 실시예는,
상기 물체 검출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시예에 따라, 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더를 이용함으로써, 물체를 감지하여 맵핑하는 데에 소요되는 처리 시간을 줄인 물체 검출 방법 및 항법 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 물체 검출 방법 및 항법 시스템은 로봇 또는 자율 주행 자동차 등에 적용될 수 있다.
도 1은 비교예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더에 의해 물체를 검출하는 방법을 간략하게 도시한 순서도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 서브 어레이의 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 제1 서브 어레이에 의해서 형성된 제1 관심 영역을 간략하게 도시한 것이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 서브 어레이의 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 제2 서브 어레이에 의해서 형성된 제2 관심 영역을 간략하게 도시한 것이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 제3 서브 어레이의 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 제3 서브 어레이에 의해서 형성된 제3 관심 영역을 간략하게 도시한 것이다.
도 10은 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더에 의해 물체를 검출하는 방법을 간략하게 도시한 순서도이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더에 의해 물체를 검출하는 방법을 간략하게 도시한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 물체 검출 방법 및 항법 시스템에 대해 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성소자를 지칭하며, 각 구성소자의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성소자들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 소자들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 소자를 다른 구성 소자로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 항법 시스템은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성소자를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에 따른 다양한 실시예는 자율 주행 차량 및 모바일 로봇의 물체 검출방법 및 항법 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 개시에 따른 다양한 실시예는 예를 들어, 주차 보조 시스템, 무인 항공기의 항법 시스템, 로봇 청소기와 같은 다양한 가정용 모바일 기기에 적용될 수 있다. 그러나 이러한 예시들은 단지 예시적인 것이며, 본 개시에 따른 다양한 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 개시에 따른 다양한 실시예는 센서에 의해 검출되는 장애물을 피하면서 실내 공간에서 자동으로 이동하는 로봇 청소기에 적용될 수 있다.
일반적으로 X 및 Y 방향으로 α° x β°해상도를 구현하기 위해서는 A x B 다중입력 다중 출력(MIMO) 어레이가 필요하다. 여기서, A는 X 방향으로 배치된 복수 개의 수신(송신) 소자의 개수를 의미한다. 이 때, X 방향으로 배치된 복수 개의 수신(송신) 소자에서, 첫 번째 소자와 마지막 소자 사이의 거리는 DA로 지칭될 수 있다. 또한, B는 Y 방향으로 배치된 복수 개의 송신(수신) 소자의 개수를 의미한다. 이 때, Y 방향으로 배치된 복수 개의 송신(수신) 소자에서, 첫 번째 소자와 마지막 소자 사이의 거리는 DB로 지칭될 수 있다 (DA, DB는 어레이 개구(array aperture)를 의미할 수 있다). 이 경우, 방향성 패턴(directional pattern)을 조종하기 위한 명령을 생성하는 데에 드는 처리 시간은 A x B에 비례한다. 왜냐하면, 데이터 프로세서 프로그램은 주어진 각도 스텝 및 주어진 시야를 갖는 모든 B개의 신호 수신기에 대한 각각의 A개의 신호원에 대해 계산을 수행해야 하기 때문이다. 예를 들어, 약 2°x 2°의 해상도를 구현하기 위해서는, 90°x 30°의 시야각과 λ/2만큼의 소자 간의 거리에 대한 약 256(A x B = 16 x 16)개의 가상 채널이 필요하다. 여기서, λ는 레이더의 반송 주파수이며, 처리 시간은 채널 수의 곱인 256(=16 x 16)에 비례한다.
이와 관련하여, 본 개시에 따른 다양한 실시예는 필요한 채널 수를 12개까지 감소시키고, 계산 시간을 종래 기술보다 3.6배 적은 40에 비례하도록 감소시킬 수 있다. 이를 위해서, 본 개시에 따른 다양한 실시예에 따라, 더 적은 안테나 소자 및 감소된 처리 시간을 갖는 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더가 이용될 수 있다.
본 개시에 따른 다양한 실시예에 의한 데이터 처리 시간의 단축 원리는 다음과 같다. 종래 기술에서, 수신 소자 및 송신 소자의 어레이가 A x B 형태를 갖는 경우, 데이터 처리 시간은 A x B에 비례한다. 본 개시에 따른 다양한 실시예에 따르면, 하나의 평면에 A개의 소자가 있는 경우의 해상도와 동일한 해상도를 구현하기 위해, 빔포밍의 두 번째 단계에서 하나의 (수평 또는 수직) 평면에서 수신(송신) 소자의 서브 어레이가 사용되며, 이는 A(= N' x N)를 제공한다. 이 경우, N' x N는 소자들의 개수의 곱을 의미한다. 이와 비슷하게, 빔포밍의 세 번째 단계에서 다른 평면에서 수신(송신) 소자의 서브 어레이가 사용되며, 이는 B(= M x M')를 제공한다. 빔포밍의 첫 번째 단계에서의 저해상도 빔포밍의 계산은 M x N에 비례한다. 따라서, 세 단계의 빔포밍 단계에 걸친 총 데이터 처리 시간은 M x N + N' x N + M x M' 또는, AB*(1/(N' x N) + 1/(M x M') + 1/(M x N))에 비례한다. 결과적으로, A x B 어레이의 처리와 비교하여 계산 시간의 감소는 (1/(N' x N) + 1/(M x M') + 1/(M x N))의 역수에 비례한다.
본 개시에 따른 다양한 실시예는 장애물을 검출하기 위한 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 모바일 로봇용 항법 시스템에 관한 것으로서, 고정밀 레이더의 빔포밍 처리 시간을 단축시키기 위해, 세 단계를 포함하는 빔포밍 단계를 제공한다. 예를 들어, 제1 단계는 저해상도 빔포밍 단계이고, 제2 단계는 수직 평면에서의 고해상도 빔포밍 단계이고, 제3 단계는 수평 평면에서의 고해상도 빔포밍 단계일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 단계가 수평 평면에서의 고해상도 빔포밍 단계이고, 제3 단계가 수직 평면에서의 고해상도 빔포밍 단계일 수 있다.
모바일 로봇은 이동 경로를 생성하기 위해, 피해야 할 장애물을 포함하여 로봇을 둘러싼 공간에 대한 충분히 정확한 이미지를 생성하는 항법 시스템을 가져야 한다. 본 개시에 따른 다양한 실시예에 따르면, 모바일 로봇용 항법 시스템은 공간의 특정 지점에서 장애물을 검출한 후 로봇이 장애물을 우회 및/또는 그 아래를 통과할 수 있는지를 결정하기 위해, 수평 및 수직 방향으로 장애물의 경계를 결정할 수 있다. 예를 들어, 모바일 로봇용 항법 시스템이 적용된 로봇 청소기의 경우, 항법 시스템은 로봇 청소기가 가구 품목의 수직 지지부들 사이를 지나갈 수 있는지에 대한 결정을 내릴 수 있도록 가구 품목을 검출하고 그 경계를 결정할 수 있어야 한다.
도 1은 비교예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 비교예에 따른 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이는 수평 방향으로 배치된 A개의 송신 소자(Tx) 및 수직 방향으로 배치된 B개의 수신 소자(Rx)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성(수평 방향으로 배치된 송신 소자 및 수직 방향으로 배치된 수신 소자를 포함하는 구성)은 선택적이며, 레이더 빔포밍의 특정 단계에 따라 다른 구성이 가능하다는 점에 유의해야 한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 예를 들어, 안테나를 구성하는 송신/수신 소자의 전체 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이에 기초하여, 세 단계의 빔포밍 알고리즘의 서로 다른 단계에서 제1 그룹, 제2 그룹, 제3 그룹 및 제4 그룹의 네 개의 송신/수신 소자 그룹이 형성될 수 있다.
제1 그룹은 수직 방향으로 배치된 M개의 수신(송신) 소자(G1)들을 포함할 수 있다. 제1 그룹에 포함된 첫 번째 소자와 마지막 소자 사이의 거리는 D1일 수 있다. 제2 그룹은 수평 방향으로 연속적으로 배치된 N개의 송신(수신) 소자(G2)들을 포함할 수 있다. 제2 그룹에 포함된 첫 번째 소자와 마지막 소자 사이의 거리는 D2일 수 있다. 제3 그룹은 수평 방향으로 배치된 N'개의 수신(송신) 소자(G3)들을 포함할 수 있다. 제3 그룹에 포함된 첫 번째 소자와 마지막 소자 사이의 거리는 D3일 수 있다제4 그룹은 수직 방향으로 배치된 M'개의 수신(송신) 소자(G4)들을 포함할 수 있다. 제4 그룹에 포함된 첫 번째 소자와 마지막 소자 사이의 거리는 D4일 수 있다. 제1 그룹과 제3 그룹은 적어도 하나의 송신(수신) 소자(G13)를 공유할 수 있다. 또한, 제2 그룹과 제4 그룹은 적어도 하나의 수신(송신) 소자(G24)를 공유할 수 있다.
본 개시에 따른 다양한 실시예에 따른, 송신 또는 수신 기능을 가지는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 레이더 안테나 소자의 특정 순간의 구성은 다양할 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹 및 제3 그룹은 송신기로 동작할 수 있고, 제2 그룹 및 제4 그룹은 수신기로 동작할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 제1 그룹 및 기 제3 그룹은 수신기로 동작할 수 있고, 제2 그룹 및 상기 제4 그룹은 송신기로 동작할 수 있다. 나아가, 수신 소자 및/또는 송신 소자 중 적어도 하나의 기능을 수신에서 송신으로 또는 그 반대로 변경시킴으로써, 소자를 스위치 또는 정류자에 의해 상기 제3 그룹 또는 상기 제4 그룹의 구성 소자로 만들 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이는 수신 소자(R) 및 송신 소자(T)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 수신 소자(R)들 사이 및/또는 송신 소자(T)들 사이의 특정 거리는 예시적인 것이다.
비교예의 A x B 어레이에서 B 개의 소자 및 개구(aperture) DB를 가지는 어레이의 해상도에 대응하는 수직 해상도를 구현하기 위해, 전술한 제1 그룹의 소자(G1)들 사이의 거리의 합(D1)과 전술한 제4 그룹의 소자(G4)들 사이의 거리의 합(D4)은 상기 개구 DB와 동일해야 할 수 있다. 또한, 비교예의 A x B 어레이에서 A개의 소자 및 개구 DA를 가지는 어레이의 해상도에 대응하는 수평 해상도를 구현하기 위해, 전술한 제2 그룹의 소자(G2)들 사이의 거리의 합(D2)과 전술한 제3 그룹의 소자(G3)들 사이의 거리의 합(D3)은 상기 개구 DA와 전체적으로 동일해야 할 수 있다.
본 개시에 따른 다양한 실시예는, 송신 소자 및 수신 소자들은 서로 다른 구조 및 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 송신 소자 및 수신 소자들은 다양한 형상의 섹션(패치), 스트라이프, 곡선 섹션, 여기된 소자(excited elements)의 체인 등을 형성하여 시야각(field of view)을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 안테나의 송신 소자 및 수신 소자는 다양한 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 형성될 수 있고, 다양한 재료를 포함할 수 있다. 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더는 예를 들어, 로봇, 자동차, 무인 항공기 등의 차량의 앞, 뒤, 오른쪽, 왼쪽, 위쪽 또는 아래쪽 표면 등, 차량의 적절한 위치에 마련될 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더에 의해 물체를 검출하는 방법을 간략하게 도시한 순서도이다. 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 서브 어레이(Sub-A1)의 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 5는 도 4의 제1 서브 어레이(Sub-A1)에 의해서 형성된 제1 관심 영역(RI1)을 간략하게 도시한 것이다. 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 서브 어레이(Sub-A2)의 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 7은 도 6의 제2 서브 어레이(Sub-A2)에 의해서 형성된 제2 관심 영역(RI2)을 간략하게 도시한 것이다. 도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 제3 서브 어레이(Sub-A3)의 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 9는 도 8의 제3 서브 어레이(Sub-A3)에 의해서 형성된 제3 관심 영역(RI3)을 간략하게 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 다양한 실시예의 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더를 이용하여 세 단계에 걸쳐 물체를 검출하는 방법이 제시된다.
제1 단계에서는, 수신 소자 및 송신 소자의 저해상도 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이가 장애물을 감지하고, 해상도를 높이는 데에 필요한 포인트를 감지하는 데에 사용될 수 있다. 제2 단계에서는, 수신 소자 및 송신 소자의 수평 고해상도 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이가 사용되고, 제3 단계에서는, 수신 소자 및 송신 소자의 수직 고해상도 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이가 사용될 수 있다. 그 후, 획득된 데이터를 기초로 항법 시스템이 장애물을 고려하여 로봇의 이동 경로를 생성하는 것에 기초하여, 장애물은 수직 방향(h) 및 수평 방향(s)으로 고해상도로 "맵핑" 될 수 있다.
나아가, 본 개시의 실시예에 따른 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 토폴로지(topology)는 세 단계의 빔포밍 알고리즘을 구현하는 3개의 서브 어레이를 포함할 수 있다. 3개의 서브 어레이의 구성에 대해서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 후술한다.
다시 도 3을 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 레이더의 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 제1 단계, 제2 단계 및 제3 단계를 포함하는 동작 알고리즘은 다음과 같다.
제1 단계는 제1 그룹 및 제2 그룹을 포함하는 도 4에 도시된 제1 서브 어레이(Sub-A1) 이용하여 물체 검출을 수행하는 빔포밍 단계일 수 있다. 이 경우, 제1 서브 어레이(Sub-A1)는 수직 평면에서 M개의 송신(수신) 소자(G1)와 수평 평면에서 N개의 수신(송신) 소자(G2)를 가지는 저해상도 어레이일 수 있다. 예를 들어, 제1 단계는 수직 방향으로 배치된 M개의 송신(수신) 소자(G1) 및 수평 방향으로 배치된 N개의 수신(송신) 소자(G2)를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 N x M 어레이를 이용하여 빠른 저해상도 물체 검출을 수행하는 빔포밍 단계일 수 있다. 상기 저해상도는 제1 해상도로 지칭될 수 있다. 제1 단계에 의해서 제1 방향성 패턴이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 단계의 결과로서, 검출된 물체(Ob)가 위치하는 제1 관심 영역(RI1)에 대한 빔포밍이 이루어질 수 있다. 제1 관심 영역(RI1)은 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 전체 시야(Field of view; FoV)의 일부 영역일 수 있다. 예를 들어, 제1 관심 영역(RI1)은 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 전체 시야(FoV) 내에 포함될 수 있다.
제2 단계는 제2 그룹 및 제3 그룹을 포함하는 도 6에 도시된 제2 서브 어레이(Sub-A2)를 이용하여 물체 검출을 수행하는 빔포밍 단계일 수 있다. 이 경우, 제2 서브 어레이(Sub-A2)는 수평 평면에서 N’개의 송신(수신) 소자(G3)와 N개의 수신(송신) 소자(G2)를 가짐으로써, N x N' 어레이를 형성하는 수평 평면 상의 고해상도 어레이일 수 있다. 예를 들어, 제2 단계는 수평 방향으로 배치된 N개의 수신(송신) 소자(G2) 및 수평 방향으로 배치된 N'개의 송신(수신) 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수평 N x N' 어레이를 이용하여 수평 평면에서의 고해상도 물체 검출을 수행하는 빔포밍 단계일 수 있다. 상기 고해상도는 제2 해상도로 지칭될 수 있으며, 상기 제2 해상도는 상기 제1 해상도보다 높은 해상도를 가질 수 있다. 제2 단계에 의해서 제2 방향성 패턴이 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제2 단계에서는 검출된 물체(Ob)가 위치하는 제2 관심 영역(RI2)에 대한 빔포밍이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 단계는 제1 단계의 결과로서 검출된 물체가 위치하는 제1 관심 영역(RI1)에서의 빔포밍을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 방향성 패턴은 제1 방향성 패턴에 의해 검출된 물체가 위치하는 제1 관심 영역(RI1) 내에 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 관심 영역(RI2)은 제1 관심 영역(RI1)의 일부 영역일 수 있다.
제3 단계는 도 8에 도시된 제1 그룹 및 제4 그룹을 포함하는 제3 서브 어레이(Sub-A3)를 이용하여 물체 검출을 수행하는 빔포밍단계일 수 있다. 이 경우, 제3 서브 어레이(Sub-A3)는 수직 평면에서 M개의 송신(수신) 소자와 M’개의 수신(송신) 소자를 가짐으로써, M' x M 어레이를 형성하는 수직 평면 상의 고해상도 어레이일 수 있다. 예를 들어, 제3 단계는 수직 방향으로 배치된 M개의 송신(수신) 소자 및 수직 방향으로 배치된 M'개의 수신(송신) 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수직 M' x M 어레이를 이용하여 고해상도 수직 물체 검출을 수행하는 빔포밍 단계일 수 있다. 상기 고해상도는 제2 해상도로 지칭될 수 있으며, 상기 제2 해상도는 상기 제1 해상도보다 높은 해상도를 가질 수 있다. 제3 단계에 의해서 제3 방향성 패턴이 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제3 단계에서는 검출된 물체(Ob)가 위치하는 제3 관심 영역(RI3)에 대한 빔포밍이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제3 단계는 제1 단계의 결과로서 검출된 물체가 위치하는 제1 관심 영역(RI1)에서의 빔포밍을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 방향성 패턴은 제1 방향성 패턴에 의해 검출된 물체가 위치하는 제1 관심 영역(RI1) 내에 형성될 수 있다. 이 경우, 제3 관심 영역(RI3)은 제1 관심 영역(RI1)의 일부 영역일 수 있다. 나아가, 제3 관심 영역(RI2)은 제2 관심 영역(RI2)의 일부 영역일 수 있다.
제1 내지 제3 서브 어레이들(Sub-A1, Sub-A2, Sub-A3)의 재구성은 필요한 송신/수신 채널을 on/off 시키거나, 기존 방사 소스들(existing radiation sources)을 스위칭시킴으로써 수행될 수 있다.
나아가, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 레이더의 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 동작 알고리즘에 따르면, 제1 단계, 제2 단계 및 제3 단계가 완료된 후에는, 맵이 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 레이더의 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 동작 알고리즘은 제1 단계, 제2 단계 및 제3 단계 중 적어도 어느 하나로부터의 검출 결과에 기초하여 검출된 물체의 맵을 형성할 수 있다.
수직 평면 및 수평 평면에서의 고해상도 물체 검출 결과에 기초하여, 차량 환경이 검출된 물체에 맵핑될 수 있고, 검출된 물체를 고려하여 차량의 움직임을 제어하기 위한 결정이 내려질 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 단계 및 제3 단계는 순차적으로 수행될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제3 단계가 먼저 수행된 다음, 제2 단계가 수행될 수도 있다.
도 10은 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더에 의해 물체를 검출하는 방법을 간략하게 도시한 순서도이다. 도 11은 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 수신 안테나 소자 및 송신 안테나 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 포함하는 레이더에 의해 물체를 검출하는 방법을 간략하게 도시한 순서도이다. 도 10 및 도 11을 설명함에 있어, 도 2 내지 도 9와 중복되는 내용은 생략한다.
도 10을 참조하면 제2 단계 및 제3 단계는 실질적으로 독립적으로 동시에 수행될 수도 있다. 예를 들어, 제2 단계 및 제3 단계는 병렬적으로 수행될 수 있다. 이처럼, 제2 단계 및 제3 단계는, 레이더 안테나 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 특정 구현 및/또는 특정 특성 및 성능에 따라, 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
도 11을 참조하면, 차량의 움직임에 대한 제어에 관한 상기 맵핑이 이루어지거나 상기 결정이 내려질 때, 수직 평면 및 수평 평면에서의 고해상도 물체 검출 결과에 부가하여, 제1 단계에서 획득된 저해상도 물체 검출 데이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시예에 따른 레이더의 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 동작 알고리즘은 제1 단계, 제2 단계 및 제3 단계로부터의 검출 결과 모두에 기초하여 검출된 물체의 맵을 생성할 수 있다.
결과적으로, A개의 송신 소자 및 B개의 수신 소자를 포함하는 일반적인 종래 기술의 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이와 비교할 때, 본 개시에 따른 다양한 실시예는 더 적은 방사 소스(radiation sources)가 요구된다. 또한, 본 개시에 따른 다양한 실시예에 따른 소자들의 M x N 어레이의 처리 시간은 (1/(N' x N) + 1/(M x M') + 1/(M x N))배만큼, 구체적으로는 3.6배까지 감소할 수 있다.
본 개시에 따른 다양한 실시예에 따르면, 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 가지는 레이더를 포함하는 모바일 로봇용 항법 시스템이 제공될 수 있다. 또한, 이 항법 시스템은 전술한 레이더 안테나 소자의 빔포밍 단계를 구현하여 레이더에 의해 검출된 하나 이상의 물체에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 나아가, 이 항법 시스템은 적어도 하나의 방향성 패턴(directional pattern)에 의한 검출 결과에 기초하여 검출된 물체를 맵핑하고 이 검출된 물체가 맵핑되어 있는 맵에 기초하여 모바일 로봇을 제어하기 위한 결정을 내리도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 이 프로세서는 본 개시의 따른 레이더의 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 동작 알고리즘에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 상기 동작 알고리즘에 포함된 제1 단계, 제2 단계 및 제3 단계 중 적어도 어느 하나로부터의 검출 결과, 다시 말해, 제1 방향성 패턴, 제2 방향성 패턴 및 제3 방향성 패턴 중 적어도 어느 하나에 의한 검출 결과에 기초하여 모바일 로봇 제어를 위한 결정을 내릴 수 있다. 나아가, 프로세서는 제1 방향성 패턴, 제2 방향성 패턴 및 제3 방향성 패턴에 의한 검출 결과 모두에 기초하여 검출된 물체의 맵을 생성하도록 구성될 수도 있다.
본 개시에서의 '로봇' 이라는 개념은 가능한 가장 넓은 의미로 이해되어야 하며, 특히 본 개시에 따른 다양한 실시예는 레이더에 의해 검출된 하나 이상의 물체에 대한 데이터를 고려함으로써, 적어도 부분적으로 제어될 수 있는 다양한 이동 가능한 장치로 구현될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 본 개시에 따른 항법 시스템은 자율 주행 차량과 같은 차량, 또는 레이더에 의한 장애물 검출이 요구되고 적어도 부분적으로 차량 이동에 대한 자동 제어의 가능성이 있는 주차 보조 시스템 및/또는 운전 보조 시스템에 적용될 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 항법 시스템은 무인 항공기 또는 자율 선박(autonomous watercraft)에 적용될 수도 있다. 나아가, 본 개시에 따른 항법 시스템은 예를 들어, 로봇 청소기와 같은 자동 이동식 가정용 기기에 적용될 수도 있다.
예를 들어, 모바일 로봇을 제어하기 위해 본 개시에 따른 항법 시스템을 사용할 때, 본 개시에 따른 다양한 실시예의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이를 가지는 레이더는 모바일 로봇을 둘러싸는 물체를 맵핑하는 데에 사용될 수 있다. 검출된 물체의 맵은 수평 평면뿐만 아니라 수직 평면에서의 하나 이상의 물체의 경계를 보여줄 수 있다. 이에 따라, 항법 시스템은 수평 평면에서 하나 이상의 물체의 정확하게 정의된 외부 경계뿐만 아니라, 수직 평면에서 정확하게 정의된 물체의 경계의 바깥 쪽의 가능한 자유 공간(free space)도 고려하여 모바일 로봇의 움직임을 제어할 때, 보다 유연하게 결정을 내릴 수 있다. 예를 들어, 항법 시스템은 물체 아래에 로봇이 통과할 수 있는 개구부(openings)의 존재를 고려하여 모바일 로봇의 움직임을 제어하기 위한 결정을 내릴 수 있다. 본 개시에 따른 항법 시스템은 물체 검출의 정확성 및 물체의 경계가 수평 및 수직으로 결정되는 해상도를 가지므로, 전봇대, 전력선, 나뭇가지 등과 같은 검출하기 어려운 장애물을 고려함으로써 무인 항공기의 비행을 제어하는 시스템에 적용될 수 있다.
일반적으로, 로봇은 하나 이상의 프로세서에 의해 제어될 수 있다. 이 프로세서는 본 개시에 따른 항법 시스템의 일부일 수 있으며, 및/또는 이 프로세서는 본 개시에 따른 항법 시스템 이외의 것일 수 있다. 또한, 이 프로세서는 본 개시에 따른 항법 시스템에 의해 생성된 데이터에 기초하여 동작할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로세서 중 일부 또는 전부는 로봇의 일부일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 하나 이상의 프로세서 중 일부 또는 전부는 로봇과 떨어진 위치에 별도로 마련될 수도 있다.
본 개시에 따른 다양한 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
상기 하나 이상의 프로세서는 하나 이상의 프로그램의 제어 하에서 기능할 수 있다. 이 하나 이상의 프로그램은 하나 이상의 판독 전용 메모리, 랜덤 엑세스 메모리 장치, 전자 소거 가능 프로그램 가능 판독 전용 메모리 장치, 플래시 메모리 등과 같은 휘발성 및/또는 비휘발성 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 로봇의 일부 및/또는 그 외부에 있는 하나 이상의 영구 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 하나 이상의 프로그램은 소프트웨어, 펌웨어, 실행 코드 등을 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로그램은 다양한 유무선 데이터 네트워크를 통해 수신될 수 있다. 본 개시에 따른 다양한 실시예는 여기에 명시적으로 설명된 하드웨어 및 소프트웨어의 특정 조합으로 제한되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 하드웨어 및 소프트웨어의 다양한 조합을 사용하여 구현될 수도 있다.
하나 이상의 검출 가능한 물체의 맵에 기초하여, 하나 이상의 프로세서가 로봇의 움직임 제어를 위한 결정을 내리고, 본 개시에 따른 항법 시스템이 구현되는 로봇 또는 자동 제어 차량의 특정 구성에 따라, 제어 명령을 로봇 이동의 제어 수단에 송신한다. 이 제어 수단은 예를 들어, 하나 이상의 모터 또는 엔진 제어 유닛, 하나 이상의 휠의 회전 제어 유닛, 방향타 및/또는 엘리베이터 제어 유닛을 포함할 수 있다. 상기 명령에 기초하여, 로봇 또는 자율 주행 차량의 방향 및/또는 속도는, 로봇 또는 자율 주행 차량의 이동을 위한 자유 공간이 검출되고, 이에 따라 하나 이상의 검출된 장애물의 외부 경계를 피하거나 또는 하나 이상의 검출된 장애물 아래로 비행하기 위해 변경될 수 있다. 본 개시에 따른 다중 입력 다중 출력(MIMO) 레이더에 의해 획득된 장애물 맵에 기초하여 로봇 또는 자율 주행 차량의 이동을 제어하기 위한 다양한 알고리즘은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 수 있다. 또한, 로봇, 자율 주행 차량의 제어에 관한 결정을 할 때, 장애물 맵에 더하여 다른 소스로부터의 데이터가 고려될 수 있다. 다른 소스는, 예를 들어, 로봇 또는 자율 주행 차량의 환경 및/또는 이동 파라미터(movement parameters)를 인식하는 다양한 센서, 하나 이상의 위치 시스템(GPS, GNSS, GLONASS, GALILEO, etc.), 하나 이상의 가시 광선 및/또는 적외선 영역의 이미지를 촬영할 수 있는 카메라 등을 포함할 수 있다.
특히, 본 개시에 따른 항법 시스템이 로봇 청소기와 같은 가정용 모바일 자동 장치에서 구현될 때, 본 개시에 따른 레이더는 로봇 청소기로 하여금 장애물을 단순히 감지하도록 할 뿐만 아니라, 바닥에 엎질러진 액체 웅덩이로 로봇이 들어가지 않도록 액체 웅덩이를 감지하도록 할 수 있다. 또는, 액체 웅덩이 제거의 완전성에 대한 평가 및 주어진 섹션을 다시 통과하거나 통과를 중단하기로 하는 결정의 가능성에 따라, 액체 웅덩이를 제거하기 위해 액체 웅덩이를 감지하도록 할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 일 실시예의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 레이더 및 항법 시스템은 로봇 청소기가 사용자의 설정에 따라 바닥의 유형을 결정하고, 하나 또는 다른 유형의 바닥을 갖는 영역 내에서만 움직임을 결정할 수 있게 한다. 또한, 본 개시에 따른 일 실시예는 로봇 청소기가 다양한 가구 및 다른 장애물 밑을 무사히 지나갈 수 있도록 할 수 있다.
본 개시에 따른 항법 시스템이 자율 주행 자동차 또는 자동차의 드라이빙/주차 보조 시스템 등에 사용될 경우, 본 개시에 따른 항법 시스템은 다른 자동차, 보행자, 도로 인프라 요소, 도로 결함, 도로 표시 등의 장애물을 더욱 명확히 감지할 수 있다. 나아가, 본 개시에 따른 항법 시스템은 감지된 장애물에 관한 데이터 결과를 고려하여 자동차를 움직이게 하기 위한 결정을 내릴 수 있다.
본 개시에 따른 항법 시스템이 무인 항공기에 사용될 경우, 본 개시에 따른 항법 시스템은 다리, 다리의 지지 구조물, 전봇대 및 전력 전송 라인, 나뭇가지, 항공기 또는 새와 같은 움직이는 물체 등의 장애물을 감지할 수 있다. 나아가, 본 개시에 따른 항법 시스템은 감지된 장애물에 관한 데이터 결과를 고려하여 무인 항공기를 움직이게 하기 위한 결정을 내릴 수 있다.
지금까지 상술한 물체 검출 방법 및 항법 시스템은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예의 도출이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 개시에 따른 항법 시스템의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
G1: 제1 그룹에 포함된 소자
G2: 제2 그룹에 포함된 소자
G3: 제3 그룹에 포함된 소자
G4: 제4 그룹에 포함된 소자
G13: 제1 및 제3 그룹에 동시에 포함된 소자
G24: 제2 및 제4 그룹에 동시에 포함된 소자
Sub-A1: 제1 서브 어레이
Sub-A2: 제2 서브 어레이
Sub-A3: 제3 서브 어레이
Sub-A4: 제4 서브 어레이
RI1: 제1 관심 영역
RI2: 제2 관심 영역
RI3: 제3 관심 영역
RI4: 제4 관심 영역
Ob: 물체

Claims (13)

  1. 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 어레이를 포함하는 레이더를 이용하는 물체 검출 방법에 있어서,
    수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 N개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 N x M 어레이를 이용하여, 제1 해상도의 물체 검출을 수행하는 제1 빔포밍 단계;
    N개의 수신 소자 또는 송신 소자와 수평 방향으로 배치된 N' 개의 송신 소자 또는 수신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수평 N x N' 어레이를 이용하여, 수평 평면에서 제2 해상도의 물체 검출을 수행하는 제2 빔포밍 단계;
    수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 M' 개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수직 M' x M 어레이를 이용하여, 수직 평면에서 제2 해상도의 물체 검출을 수행하는 제3 빔포밍 단계; 및
    상기 제1 빔포밍 단계, 상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계 중 적어도 어느 하나로부터의 검출 결과에 기초하여 검출된 물체의 맵을 형성하는 단계; 를 포함하는, 물체 검출 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 해상도는 상기 제1 해상도보다 높은 해상도인, 물체 검출 방법
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계는 동시에 수행되는, 물체 검출 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계는 병렬적으로 수행되는, 물체 검출 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 검출된 물체의 맵을 형성하는 단계는,
    상기 제1 빔포밍 단계, 상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계로부터의 검출 결과 모두에 기초하여 상기 검출된 물체의 맵을 생성하는 단계를 포함하는, 물체 검출 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 빔포밍 단계 및 상기 제3 빔포밍 단계 중 적어도 하나는,
    상기 제1 빔포밍 단계의 결과로서 검출된 물체가 위치하는 관심 영역에서의 빔포밍을 포함하며,
    상기 관심 영역은 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 전체 시야(field of view)보다 작은, 물체 검출 방법.
  7. 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(multiple-input multiple output; MIMO) 어레이를 포함하고, 수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 N개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 N x M 어레이를 이용하여 제1 방향성 패턴을 형성함으로써 제1 해상도의 물체 검출을 수행하고, N개의 수신 소자 또는 송신 소자와 수평 방향으로 배치된 N' 개의 송신 소자 또는 수신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수평 N x N' 어레이를 이용하여 제2 방향성 패턴을 형성함으로써 제2 해상도의 물체 검출을 수행하고, 수직 방향으로 배치된 M개의 송신 소자 또는 수신 소자와 수평 방향으로 배치된 M' 개의 수신 소자 또는 송신 소자를 포함하는 수신 소자 및 송신 소자의 수직 M' x M 어레이를 이용하여 제3 방향성 패턴을 형성함으로써 제2 해상도의 물체 검출을 수행하는, 레이더; 및
    상기 제1 방향성 패턴, 상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴 중 적어도 어느 하나에 의한 검출 결과에 기초하여 검출된 물체의 맵을 생성하고, 상기 검출된 물체의 맵에 기초하여 이동 로봇 제어를 위한 결정을 내리는, 프로세서; 를 포함하는, 항법 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 해상도는 상기 제1 해상도보다 높은 해상도인, 항법 시스템.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴은 동시에 형성되는, 항법 시스템.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴은 병렬적으로 형성되는, 항법 시스템.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 방향성 패턴, 상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴에 의한 검출 결과 모두에 기초하여 상기 검출된 물체의 맵을 생성하도록 구성되는, 항법 시스템.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 방향성 패턴 및 상기 제3 방향성 패턴 중 적어도 하나는,
    상기 제1 방향성 패턴에 의해 검출된 물체가 위치하는 관심 영역에 형성되고,
    상기 관심 영역은 수신 소자 및 송신 소자의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 어레이의 전체 시야내에 포함되는, 항법 시스템.
  13. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 하나의 물체 검출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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