KR20210152911A - Method and apparatus of processing radar signal by correcting phase distortion - Google Patents

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KR20210152911A
KR20210152911A KR1020200100625A KR20200100625A KR20210152911A KR 20210152911 A KR20210152911 A KR 20210152911A KR 1020200100625 A KR1020200100625 A KR 1020200100625A KR 20200100625 A KR20200100625 A KR 20200100625A KR 20210152911 A KR20210152911 A KR 20210152911A
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Abstract

A method and a device for processing a radar signal by correcting phase distortion are disclosed. According to one embodiment, the method includes the steps of: generating radar data based on a radar transmission signal and a radar reception signal; correcting the radar data using a correction vector; and estimating an angle of arrival corresponding to the corrected radar data using a direction matrix.

Description

위상 왜곡을 교정하여 레이더 신호를 처리하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF PROCESSING RADAR SIGNAL BY CORRECTING PHASE DISTORTION}METHOD AND APPARATUS OF PROCESSING RADAR SIGNAL BY CORRECTING PHASE DISTORTION

아래 실시예들은 위상 왜곡을 교정하여 레이더 신호를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a method and apparatus for processing a radar signal by correcting phase distortion.

첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS)는 차량의 내부 또는 외부에 탑재되는 센서들을 이용하여 운전자의 안전과 편의를 증진하고, 위험한 상황을 회피하고자 하는 목적으로 운전을 지원하는 시스템이다.The Advanced Driver Assistance System (ADAS) is a system that supports driving for the purpose of improving driver safety and convenience and avoiding dangerous situations by using sensors mounted inside or outside the vehicle.

ADAS에서 이용되는 센서들은 카메라, 적외선 센서, 초음파 센서, 라이더(LiDAR) 및 레이더(Radar)를 포함할 수 있다. 이 중에서 레이더는 광학 기반 센서에 비해, 날씨와 같은 주변 환경의 영향을 받지 않고 차량 주변의 오브젝트를 안정적으로 측정할 수 있다.Sensors used in ADAS may include a camera, an infrared sensor, an ultrasonic sensor, a lidar (LiDAR), and a radar (Radar). Among these, radar can reliably measure objects around the vehicle without being affected by the surrounding environment, such as weather, compared to optical-based sensors.

일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 방법은 주파수 변조 모델에 기초하여 레이더 센서의 배열 안테나를 통해 전송된 레이더 전송 신호 및 상기 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되어 상기 배열 안테나를 통해 수신된 레이더 수신 신호에 기초하여, 레이더 데이터를 생성하는 단계; 상기 배열 안테나의 채널들 간의 피드라인 지연의 차이에 따른 피드라인 에러를 교정하는 교정 벡터를 이용하여 상기 레이더 데이터를 교정하는 단계; 및 상기 주파수 변조 모델의 주파수 변조 특성에 따른 상기 교정된 레이더 데이터의 위상 쉬프트가 반영된 방향 행렬을 이용하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 도래각을 추정하는 단계를 포함한다.According to an embodiment, the radar signal processing method includes a radar transmission signal transmitted through an array antenna of a radar sensor based on a frequency modulation model and a radar reception signal received through the array antenna after the radar transmission signal is reflected by a target based on the , generating radar data; calibrating the radar data using a calibration vector for correcting a feedline error according to a difference in feedline delay between channels of the array antenna; and estimating an angle of arrival corresponding to the calibrated radar data using a direction matrix in which a phase shift of the calibrated radar data according to the frequency modulation characteristic of the frequency modulation model is reflected.

상기 레이더 수신 신호가 상기 레이더 센서의 정면에 위치한 표적으로부터 수신된 경우, 상기 교정 벡터는 상기 레이더 데이터의 상기 채널들에 관한 위상 성분들이 서로 동일한 값을 가지도록 상기 레이더 데이터를 교정할 수 있다.When the radar reception signal is received from a target located in front of the radar sensor, the calibration vector may correct the radar data so that phase components of the channels of the radar data have the same value.

상기 방향 행렬은 각각 서로 다른 샘플 인덱스에 대응하는 서브 방향 행렬들을 포함할 수 있다. 상기 도래각을 추정하는 단계는 상기 서브 방향 행렬들 중에 제1 샘플 인덱스에 대응하는 제1 서브 방향 행렬을 획득하는 단계; 및 상기 제1 서브 방향 행렬을 이용하여, 상기 교정된 레이더 데이터에서 상기 제1 샘플 인덱스에 대응하는 제1 서브 레이더 데이터의 제1 도래각을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The direction matrix may include sub-direction matrices corresponding to different sample indices, respectively. The estimating of the angle of arrival may include: obtaining a first sub-direction matrix corresponding to a first sample index from among the sub-direction matrices; and estimating a first angle of arrival of first sub-radar data corresponding to the first sample index in the calibrated radar data by using the first sub-direction matrix.

상게 레이더 데이터를 생성하는 단계는 상기 레이더 전송 신호 및 상기 레이더 수신 신호에 기초하여 생성된 중간 주파수 신호를 샘플링하여 상기 레이더 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 도래각을 추정하는 단계는 상기 배열 안테나의 빔 패턴에 대한 상기 배열 안테나의 안테나 소자의 빔 패턴의 영향으로 발생하는 소자 빔 패턴(Element Beam Pattern, EBP) 에러를 교정하는 단계를 포함할 수 있다.The generating of the radar data may include generating the radar data by sampling an intermediate frequency signal generated based on the radar transmission signal and the radar reception signal. The estimating of the angle of arrival may include correcting an element beam pattern (EBP) error that occurs due to an effect of a beam pattern of an antenna element of the array antenna on a beam pattern of the array antenna. .

상기 도래각을 추정하는 단계는 상기 방향 행렬을 이용하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 초기 도래각을 추정하는 단계; 및 상기 초기 도래각에 포함된 상기 배열 안테나의 빔 패턴에 대한 상기 배열 안테나의 안테나 소자의 빔 패턴의 영향에 의한EBP 에러를 제거하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 최종 도래각을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The estimating of the angle of arrival may include: estimating an initial angle of arrival corresponding to the corrected radar data using the direction matrix; and estimating the final angle of arrival corresponding to the corrected radar data by removing the EBP error caused by the effect of the beam pattern of the antenna element of the array antenna on the beam pattern of the array antenna included in the initial angle of arrival. may include

상기 최종 도래각을 추정하는 단계는 각도 별 EBP 에러 값들을 나타내는 EBP 에러 모델에 기초하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 상기 초기 도래각에 관한 EBP 에러 값을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 EBP 에러 값으로 상기 초기 도래각을 교정하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 상기 최종 도래각을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 EBP 에러 모델은 테스트를 통해 측정된 기초 각도들에 대한 EBP 에러 값들에 기초하여 다른 각도들에 대한 EBP 에러 값들을 추정하여 생성될 수 있다.The estimating of the final angle of arrival may include: determining an EBP error value with respect to the initial angle of arrival corresponding to the corrected radar data based on an EBP error model indicating EBP error values for each angle; and estimating the final angle of arrival corresponding to the corrected radar data by correcting the initial angle of arrival with the determined EBP error value. The EBP error model may be generated by estimating EBP error values for other angles based on EBP error values for basic angles measured through a test.

상기 레이더 전송 신호는 상기 주파수 변조 모델에 기초하여 캐리어 주파수가 변조된 처프 신호를 포함할 수 있다. 상기 레이더 수신 신호는 상기 배열 안테나의 수신 안테나 소자들을 통해 수신되고, 상기 수신 안테나 소자들에 기초하여 상기 채널들이 형성될 수 있다. 상기 레이더 신호 처리 방법은 상기 레이더 데이터에 기초하여 상기 표적에 관한 거리 및 속도 중 적어도 하나를 더 추정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 도래각, 상기 거리, 상기 속도 중 적어도 하나에 기초하여 레이더 신호 처리 장치가 장착된 차량이 제어될 수 있다.The radar transmission signal may include a chirp signal in which a carrier frequency is modulated based on the frequency modulation model. The radar reception signal may be received through reception antenna elements of the array antenna, and the channels may be formed based on the reception antenna elements. The radar signal processing method may further include estimating at least one of a distance and a speed with respect to the target based on the radar data, and based on at least one of the angle of arrival, the distance, and the speed, the radar A vehicle equipped with a signal processing device may be controlled.

일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치는 주파수 변조 모델에 기초하여 배열 안테나를 통해 레이더 전송 신호를 전송하고, 상기 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되면 상기 배열 안테나를 통해 레이더 수신 신호를 수신하는 레이더 센서; 및 상기 레이더 전송 신호 및 상기 레이더 수신 신호에 기초하여 레이더 데이터를 생성하고, 상기 배열 안테나의 채널들 간의 피드라인 지연의 차이에 따른 피드라인 에러를 교정하는 교정 벡터를 이용하여 상기 레이더 데이터를 교정하고, 상기 주파수 변조 모델의 주파수 변조 특성에 따른 상기 교정된 레이더 데이터의 위상 쉬프트가 반영된 방향 행렬을 이용하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 도래각을 추정하는 프로세서를 포함한다.According to an embodiment, the radar signal processing apparatus transmits a radar transmission signal through an array antenna based on a frequency modulation model, and when the radar transmission signal is reflected by a target, a radar receiving a radar signal through the array antenna sensor; and generating radar data based on the radar transmission signal and the radar reception signal, and correcting the radar data using a correction vector that corrects a feedline error according to a difference in feedline delay between channels of the array antenna, , a processor for estimating an angle of arrival corresponding to the calibrated radar data using a direction matrix in which a phase shift of the calibrated radar data according to a frequency modulation characteristic of the frequency modulation model is reflected.

일 실시예에 따르면, 차량은 주파수 변조 모델에 기초하여 배열 안테나를 통해 레이더 전송 신호를 전송하고, 상기 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되면 상기 배열 안테나를 통해 레이더 수신 신호를 수신하는 레이더 센서; 상기 레이더 전송 신호 및 상기 레이더 수신 신호에 기초하여 레이더 데이터를 생성하고, 상기 배열 안테나의 채널들 간의 피드라인 지연의 차이에 따른 피드라인 에러를 교정하는 교정 벡터를 이용하여 상기 레이더 데이터를 교정하고, 상기 주파수 변조 모델의 주파수 변조 특성에 따른 상기 교정된 레이더 데이터의 위상 쉬프트가 반영된 방향 행렬을 이용하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 도래각을 추정하는 프로세서; 및 상기 도래각에 기초하여 차량을 제어하는 제어 계통을 포함한다.According to an embodiment, a vehicle transmits a radar transmission signal through an array antenna based on a frequency modulation model, and when the radar transmission signal is reflected by a target, a radar sensor configured to receive a radar reception signal through the array antenna; generating radar data based on the radar transmission signal and the radar reception signal, and correcting the radar data using a correction vector that corrects a feedline error according to a difference in feedline delay between channels of the array antenna; a processor for estimating an angle of arrival corresponding to the calibrated radar data using a direction matrix in which a phase shift of the calibrated radar data according to the frequency modulation characteristic of the frequency modulation model is reflected; and a control system for controlling the vehicle based on the angle of arrival.

도 1은 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 통해 주변 환경을 인식하는 과정을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 레이더 센서의 구성을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 위상 왜곡 교정을 통해 레이더 신호가 처리되는 과정을 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 배열 안테나의 피드라인 지연을 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 교정 벡터를 이용한 피드라인 에러의 교정을 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 배열 안테나의 수신 안테나 소자들을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법에서의 샘플링 포인트 별 캐리어 주파수 변화에 따른 위상 변화를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 중간 주파수 신호의 샘플링 과정을 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따른 위상 정규화를 통한 주파수 변조 기생 에러의 교정을 나타낸다.
도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 소자 빔 패턴 에러의 교정을 나타낸다.
도 13은 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 나타낸다.
도 14는 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타낸다.
1 illustrates a process of recognizing a surrounding environment through a radar signal processing method according to an exemplary embodiment.
2 illustrates a configuration of a radar signal processing apparatus according to an exemplary embodiment.
3 shows a configuration of a radar sensor according to an embodiment.
4 illustrates a process of processing a radar signal through phase distortion correction according to an exemplary embodiment.
5 illustrates a feedline delay of an array antenna according to an exemplary embodiment.
6 illustrates correction of a feedline error using a correction vector according to an embodiment.
7 is a diagram illustrating receiving antenna elements of an array antenna according to an exemplary embodiment.
8 illustrates a phase change according to a carrier frequency change for each sampling point in a radar signal processing method according to an embodiment.
9 illustrates a sampling process of an intermediate frequency signal according to an exemplary embodiment.
10 illustrates correction of a frequency modulation parasitic error through phase normalization according to an embodiment.
11 and 12 illustrate correction of device beam pattern errors according to an exemplary embodiment.
13 illustrates a radar signal processing method according to an embodiment.
14 illustrates an electronic device according to an embodiment.

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, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the 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 used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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 otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning 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 components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments as well, and detailed descriptions within the overlapping range will be omitted.

도 1은 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 통해 주변 환경을 인식하는 과정을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 레이더 센서(111)에서 수신된 레이더 신호를 분석하여 전방의 표적(target, 180)에 관한 정보(예: 거리(range), 속도(velocity), 방향(direction) 등)를 검출할 수 있다. 레이더 센서(111)는 레이더 신호 처리 장치(110)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 레이더 신호 처리 장치(110)는 레이더 센서(111)로부터 수신된 레이더 신호뿐 아니라 다른 센서(예: 이미지 센서 등)에서 수집된 데이터를 함께 고려하여 전방의 표적(180)에 관한 정보를 검출할 수도 있다. 레이더 데이터 처리의 분해능은 하드웨어 측면에서의 분해능 성능(resolving power performance) 및 소프트웨어 측면에서의 분해능 성능으로 구분될 수 있는데, 아래에서는 주로 소프트웨어 측면에서의 분해능 성능 개선을 설명한다.1 illustrates a process of recognizing a surrounding environment through a radar signal processing method according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 1 , the radar signal processing apparatus 110 analyzes the radar signal received from the radar sensor 111 to obtain information about the target 180 in front (eg, range, velocity). , direction, etc.) can be detected. The radar sensor 111 may be located inside or outside the radar signal processing device 110 , and the radar signal processing device 110 includes not only the radar signal received from the radar sensor 111 , but also other sensors (eg, an image sensor). etc.), it is also possible to detect information about the target 180 in front by considering the collected data together. The resolution of radar data processing can be divided into resolving power performance on the hardware side and the resolution performance on the software side. Below, the resolution performance improvement on the software side will be mainly described.

참고로, 본 명세서에서 분해능(resolving power)은 아주 작은 차이를 분별해내는 기기의 능력, 예를 들어, 최소 단위 분별력으로서, "분해능=(분별 가능한 최소눈금단위)/(전체동작 범위)"으로 나타낼 수 있다. 기기의 분해능 수치(resolving power value)가 작을수록 해당 기기에 의해 정밀한 결과가 출력될 수 있다. 분해능 수치는 분해능 단위(resolving power unit)라고도 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기기의 분해능 수치가 작으면 기기는 보다 작은 단위를 분별할 수 있으므로, 보다 증가된 해상도(resolution)를 가지는 정밀도가 향상된 결과를 출력할 수 있다. 반대로, 기기의 분해능 수치가 크면 기기는 작은 단위를 분별할 수 없게 되므로, 보다 감소된 해상도를 가지는 정밀도가 저하된 결과를 출력할 수 있다.For reference, in the present specification, the resolving power is the ability of the device to discriminate very small differences, for example, the minimum unit discrimination power, "resolution = (minimum discernable division unit) / (total operating range)" can indicate The smaller the resolving power value of the device, the more precise the result may be output by the device. A resolution number may also be referred to as a resolving power unit. For example, when the resolution value of the device is small, the device can discriminate smaller units, so that it is possible to output a result with improved precision having an increased resolution. Conversely, if the resolution value of the device is large, the device may not be able to distinguish small units, so that it is possible to output a result of reduced precision with a reduced resolution.

일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 도 1과 같이 차량에 탑재될 수 있다. 차량은 레이더 신호 처리 장치(110)에 의해 검출된 표적(180)까지의 거리에 기초하여, 적응형 순향 제어(Adaptive Cruise Control, ACC), 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB), 사각 지역 탐지(Blind Spot Detection, BSD), 차선 변경 보조(Lane Change Assistance, LCA) 등을 수행할 수 있다.According to an embodiment, the radar signal processing apparatus 110 may be mounted on a vehicle as shown in FIG. 1 . The vehicle is based on the distance to the target 180 detected by the radar signal processing device 110, adaptive cruise control (ACC), automatic emergency braking (AEB), blind spot detection (Blind Spot Detection, BSD), Lane Change Assistance (LCA), and the like may be performed.

더 나아가, 레이더 신호 처리 장치(110)는 거리 검출 외에도 주변 맵(130)을 생성할 수 있다. 주변 맵(130)은 표적(180)과 같이 레이더 신호 처리 장치(110)의 주변에 존재하는 다양한 표적들의 위치를 나타내는 맵으로서, 주변의 표적은 차량 및 사람과 같은 동적 객체일 수도 있고, 가드레일 및 신호등과 같이 배경에 존재하는 정적 객체일 수도 있다.Furthermore, the radar signal processing apparatus 110 may generate the surrounding map 130 in addition to detecting the distance. The surrounding map 130 is a map indicating the positions of various targets that exist in the vicinity of the radar signal processing device 110, such as the target 180, and the surrounding targets may be dynamic objects such as vehicles and people, and guard rails. And it may be a static object that exists in the background, such as a traffic light.

주변 맵(130)을 생성하기 위한 방법으로 단일 스캔 이미지 방법이 사용될 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(110)가 센서로부터 단일 스캔 이미지(120)를 획득하고, 획득된 단일 스캔 이미지(120)로부터 주변 맵(130)을 생성하는 것이 단일 스캔 이미지 방법이다. 단일 스캔 이미지(120)는 단일 레이더 센서(111)에 의해 센싱된 레이더 신호로부터 생성된 이미지로서, 임의의 고도각(elevation angle)로부터 수신된 레이더 신호들이 지시하는 거리들을 비교적 높은 분해능으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 단일 스캔 이미지(120)에서 가로 축은 레이더 센서(111)의 스티어링 각도, 세로 축은 레이더 센서(111)로부터 표적(180)까지의 거리를 나타낼 수 있다. 다만, 단일 스캔 이미지의 형태를 도 1에 도시된 바로 한정하는 것은 아니고, 설계에 따라 다른 포맷(format)으로 표현될 수도 있다.A single scan image method may be used as a method for generating the surrounding map 130 . A single scan image method is that the radar signal processing apparatus 110 acquires a single scan image 120 from a sensor, and generates a peripheral map 130 from the acquired single scan image 120 . The single scan image 120 is an image generated from a radar signal sensed by the single radar sensor 111, and may represent distances indicated by radar signals received from an arbitrary elevation angle with relatively high resolution. . For example, in the single scan image 120 illustrated in FIG. 1 , a horizontal axis may indicate a steering angle of the radar sensor 111 , and a vertical axis may indicate a distance from the radar sensor 111 to the target 180 . However, the shape of the single scan image is not limited to the bar shown in FIG. 1 , and may be expressed in another format according to design.

스티어링 각도는 레이더 신호 처리 장치(110)로부터 표적(180)을 향하는 타겟 방향에 대응하는 각도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 스티어링 각도는 레이더 신호 처리 장치(110)(또는, 레이더 처리 장치(110)를 포함하는 차량)의 진행 방향과 타겟 방향 사이의 각도일 수 있다. 참고로, 본 명세서에서 스티어링 각도는 주로 수평 각(horizontal angle)을 기준으로 설명하였으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 스티어링 각도는 고도 각에 대해서도 적용될 수 있다.The steering angle may indicate an angle corresponding to a target direction from the radar signal processing apparatus 110 toward the target 180 . For example, the steering angle may be an angle between a traveling direction of the radar signal processing apparatus 110 (or a vehicle including the radar processing apparatus 110 ) and a target direction. For reference, in the present specification, the steering angle has been mainly described based on a horizontal angle, but is not limited thereto. For example, the steering angle can also be applied to the elevation angle.

일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 다중 레이더 맵(multi radar map)을 통해 표적(180)의 형상에 대한 정보를 획득할 수도 있다. 다중 레이더 맵은 복수의 레이더 스캔 이미지들의 결합으로부터 생성할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치(110)는 레이더 센서(111)의 이동에 따라 획득되는 레이더 스캔 이미지들을 시공간적으로 결합함으로써 주변 맵(130)을 생성할 수 있다. 주변 맵(130)은 레이더 이미지 맵의 일종일 수 있으며, 파일럿 주차(pilot parking) 등에 사용될 수 있다.According to an embodiment, the radar signal processing apparatus 110 may acquire information on the shape of the target 180 through a multi-radar map. A multiple radar map may be generated from a combination of multiple radar scan images. For example, the radar signal processing apparatus 110 may generate the surrounding map 130 by spatio-temporally combining radar scan images acquired according to the movement of the radar sensor 111 . The surrounding map 130 may be a kind of radar image map, and may be used for pilot parking and the like.

일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 주변 맵(130)을 생성하기 위해 도래각(Direction of Arrival, DoA) 정보를 활용할 수 있다. 도래각 정보는 표적으로부터 반사된 레이더 신호가 수신된 방향을 지시하는 정보를 의미한다. 레이더 신호 처리 장치(110)는 상술한 도래각 정보를 이용하여 레이더 센서(111)를 기준으로 표적이 존재하는 방향을 식별할 수 있다. 따라서 이러한 도래각 정보는 레이더 스캔 데이터 및 주변 맵을 생성하는데 사용될 수 있다.According to an embodiment, the radar signal processing apparatus 110 may utilize direction of arrival (DoA) information to generate the surrounding map 130 . The angle of arrival information refers to information indicating a direction in which a radar signal reflected from a target is received. The radar signal processing apparatus 110 may identify a direction in which the target is present based on the radar sensor 111 using the above-described angle of arrival information. Accordingly, this angle of arrival information can be used to generate radar scan data and a surrounding map.

일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)에 의해 생성된 표적(180)에 관한 거리, 속도, 도래각, 맵 정보 등의 레이더 정보는 레이더 신호 처리 장치(110)가 장착된 차량을 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 차량의 제어는 ACC, AEB, BSD, LCA와 같은 차량의 속도, 조향 제어를 포함할 수 있다. 차량의 제어 계통(control system)은 레이더 정보를 직간접적으로 이용하여 차량을 제어할 수 있다.According to an embodiment, radar information such as distance, speed, angle of arrival, and map information about the target 180 generated by the radar signal processing device 110 controls a vehicle equipped with the radar signal processing device 110 . can be used to For example, the control of the vehicle may include speed and steering control of the vehicle such as ACC, AEB, BSD, and LCA. A control system of the vehicle may control the vehicle by using radar information directly or indirectly.

도 2는 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 센서(210) 및 프로세서(220)를 포함할 수 있다. 레이더 센서(210)는 레이더 신호를 레이더 센서(210)의 외부로 방사(radiate)할 수 있고, 방사된 레이더 신호가 표적에 의해 반사된 신호를 수신할 수 있다. 본 명세서에서 방사된 레이더 신호는 레이더 전송 신호로, 수신된 신호는 레이더 수신 신호로 지칭될 수 있다. 레이더 전송 신호는 주파수 변조 모델에 기초하여 캐리어 주파수가 변조된 처프(chirp) 신호를 포함할 수 있다. 레이더 전송 신호의 주파수는 미리 정해진 대역 안에서 변할 수 있다. 예를 들어, 레이더 전송 신호의 주파수는 미리 정해진 대역 안에서 선형적으로 변할 수 있다.2 illustrates a configuration of a radar signal processing apparatus according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 2 , the radar signal processing apparatus 200 may include a radar sensor 210 and a processor 220 . The radar sensor 210 may radiate a radar signal to the outside of the radar sensor 210 , and may receive a signal reflected by the target by the radiated radar signal. In the present specification, a radar signal radiated may be referred to as a radar transmission signal, and a received signal may be referred to as a radar reception signal. The radar transmission signal may include a chirp signal in which a carrier frequency is modulated based on a frequency modulation model. The frequency of the radar transmission signal may vary within a predetermined band. For example, the frequency of a radar transmission signal may vary linearly within a predetermined band.

레이더 센서(210)는 배열 안테나를 포함할 수 있고, 배열 안테나를 통해 레이더 전송 신호를 전송하고 레이더 수신 신호를 수신할 수 있다. 배열 안테나는 복수의 안테나 소자(antenna element)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 안테나 소자들을 통해 다중입출력(Multiple Input Multiple Output, MIMO)이 구현될 수 있다. 이때, 복수의 안테나 소자들에 의해 복수의 MIMO 채널들이 형성될 수 있다. 예를 들어, M개의 송신 안테나 소자들 및 N개의 수신 안테나 소자들을 통해 M x N개의 가상 안테나들에 대응하는 복수의 채널들이 형성될 수 있다. 여기서, 각 채널을 통해 수신된 레이더 수신 신호들은 수신 방향에 따라 서로 다른 위상을 가질 수 있다.The radar sensor 210 may include an array antenna, and may transmit a radar transmission signal and receive a radar reception signal through the array antenna. The array antenna may include a plurality of antenna elements. According to an embodiment, multiple input multiple output (MIMO) may be implemented through a plurality of antenna elements. In this case, a plurality of MIMO channels may be formed by a plurality of antenna elements. For example, a plurality of channels corresponding to the M x N virtual antennas may be formed through the M transmit antenna elements and the N receive antenna elements. Here, radar reception signals received through each channel may have different phases according to reception directions.

레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호에 기초하여, 레이더 데이터가 생성될 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서(210)는 주파수 변조 모델에 기초하여 배열 안테나를 통해 레이더 전송 신호를 전송하고, 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되면 배열 안테나를 통해 레이더 수신 신호를 수신하고, 레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호에 기초하여 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 신호를 생성할 수 있다. 중간 주파수 신호는 레이더 전송 신호의 주파수와 레이더 수신 신호의 주파수 간의 차이에 대응하는 주파수를 가질 수 있다. 프로세서(220)는 중간 주파수 신호에 관한 샘플링 동작을 통해 레이더 데이터를 생성할 수 있다. 레이더 데이터는 중간 주파수의 원시 데이터(raw data)에 해당할 수 있다.Based on the radar transmission signal and the radar reception signal, radar data may be generated. For example, the radar sensor 210 transmits a radar transmission signal through an array antenna based on a frequency modulation model, and when the radar transmission signal is reflected by a target, receives a radar reception signal through the array antenna, and a radar transmission signal and an intermediate frequency (IF) signal based on the radar reception signal. The intermediate frequency signal may have a frequency corresponding to the difference between the frequency of the radar transmission signal and the frequency of the radar reception signal. The processor 220 may generate radar data through a sampling operation on the intermediate frequency signal. The radar data may correspond to raw data of an intermediate frequency.

프로세서(220)는 레이더 데이터에 기초하여 표적에 관한 정보를 생성하고 이를 이용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 레이더 데이터에 기초하여 거리 FFT(range FFT(Fast Fourier Transform)), 도플러 FFT(Doppler FFT), CFAR(Constant False Alarm Rate Detection), 도래각 추정 등을 수행하고, 거리, 속도, 방향 등의 표적에 관한 정보를 획득할 수 있다. 이와 같은 표적에 관한 정보는AAC, AEB, BSD, LCA와 같은 다양한 응용(application)을 위해 제공될 수 있다.The processor 220 may generate information about the target based on the radar data and use it. For example, the processor 220 performs range FFT (Fast Fourier Transform (FFT)), Doppler FFT (Doppler FFT), CFAR (Constant False Alarm Rate Detection), angle of arrival estimation, etc., based on radar data, It is possible to obtain information about the target, such as distance, speed, and direction. Information on such a target may be provided for various applications such as AAC, AEB, BSD, and LCA.

도 3은 일 실시예에 따른 레이더 센서의 구성을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 레이더 센서(310)는 처프 전송기(chirp transmitter, 311), 듀플렉서(312), 안테나(313), 주파수 믹서(314), 증폭기(315), 및 스펙트럼 분석기(316)를 포함할 수 있다. 레이더 센서(310)는 안테나(313)를 통해 신호를 방사하고, 안테나(313)를 통해 신호를 수신할 수 있다. 도 3에 안테나(313)는 하나로 도시되어 있으나, 안테나(313)는 적어도 하나의 송신 안테나 소자 및 적어도 하나의 수신 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나(313)는 배열 안테나에 해당할 수 있다. 일례로, 안테나(313)는 3개 이상의 수신 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 이때, 수신 안테나 소자들은 동일한 간격으로 이격될 수 있다.3 shows a configuration of a radar sensor according to an embodiment. Referring to FIG. 3 , the radar sensor 310 includes a chirp transmitter 311 , a duplexer 312 , an antenna 313 , a frequency mixer 314 , an amplifier 315 , and a spectrum analyzer 316 . can do. The radar sensor 310 may radiate a signal through the antenna 313 and receive a signal through the antenna 313 . Although one antenna 313 is illustrated in FIG. 3 , the antenna 313 may include at least one transmit antenna element and at least one receive antenna. For example, the antenna 313 may correspond to an array antenna. As an example, the antenna 313 may include three or more receive antenna elements. In this case, the receiving antenna elements may be spaced apart at the same interval.

레이더 센서(310)는 예를 들어, mmWave 레이더일 수 있고, 방사된 전기파가 표적에 반사되어 되돌아오는 시간인 ToF(Time of Flight)와 레이더 신호의 파형의 변화를 분석해 표적까지의 거리를 측정할 수 있다. 참고로, mmWave 레이더는 카메라를 비롯한 광학 기반 센서에 비해 안개, 비 등 외부 환경 변화에 무관하게 전방을 감지할 수 있다. 또한, mmWave 레이더는 라이다(LiDAR)에 비해 비용대비 성능이 뛰어나므로, 상술한 카메라의 단점을 보완할 수 있는 센서 중 하나이다. 예를 들어, 레이더 센서(310)는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더로 구현될 수 있다. FMCW 레이더는 외부 노이즈에 강인한 특성을 가질 수 있다.The radar sensor 310 may be, for example, a mmWave radar, and it is possible to measure the distance to the target by analyzing the time of flight (ToF), which is the time when the emitted electric wave is reflected by the target and returns, and the change in the waveform of the radar signal. can For reference, compared to optical-based sensors including cameras, mmWave radar can detect the front regardless of changes in the external environment such as fog and rain. In addition, the mmWave radar is one of the sensors that can compensate for the disadvantages of the above-described camera because it has superior cost-performance compared to LiDAR. For example, the radar sensor 310 may be implemented as a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar. The FMCW radar may have robust characteristics against external noise.

처프 전송기(311)는 시간에 따라 주파수가 변하는, 주파수 변조 신호(FM signal, 302)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 처프 전송기(311)는 주파수 변조 모델(301)의 주파수 변조 특성에 따라 주파수 변조함으로써, 주파수 변조 신호(302)를 생성할 수 있다. 주파수 변조 신호(302)는 처프 신호라고도 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 주파수 변조 모델(301)은 임의의 레이더 전송 신호에 있어서 주어진 전송 시간 동안의 캐리어 주파수의 변화를 지시하는 모델을 나타낼 수 있다. 주파수 변조 모델(301)의 세로 축은 캐리어 주파수, 가로 축은 시간을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 주파수 변조 모델(301)은 캐리어 주파수를 선형적으로 변화(예: 선형적인 증가, 또는 선형적인 감소)시키는 주파수 변조 특성을 가질 수 있다. 다른 예를 들어, 주파수 변조 모델(301)은 캐리어 주파수를 비선형적으로 변화시키는 주파수 변조 특성을 가질 수 있다.The chirped transmitter 311 may generate a frequency-modulated signal (FM signal, 302) whose frequency varies with time. For example, the chirped transmitter 311 may generate the frequency modulated signal 302 by performing frequency modulation according to the frequency modulation characteristic of the frequency modulation model 301 . The frequency modulated signal 302 may also be referred to as a chirped signal. In the present specification, the frequency modulation model 301 may represent a model indicating a change in a carrier frequency for a given transmission time in an arbitrary radar transmission signal. A vertical axis of the frequency modulation model 301 may indicate a carrier frequency, and a horizontal axis may indicate time. For example, the frequency modulation model 301 may have a frequency modulation characteristic of linearly changing the carrier frequency (eg, linearly increasing or linearly decreasing). As another example, the frequency modulation model 301 may have a frequency modulation characteristic that non-linearly changes the carrier frequency.

도 3의 주파수 변조 모델(301)은 시간에 따라 주파수를 선형적으로 증가시키는 주파수 변조 특성을 가지는 것으로 도시되어 있다. 처프 전송기(311)는 주파수 변조 모델(301)에 따른 캐리어 주파수를 가지는 주파수 변조 신호(302)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 주파수 변조 신호(302)는 일부 구간에서는 점진적으로 캐리어 주파수가 증가하는 파형을 나타낼 수 있고, 나머지 구간에서는 점진적으로 캐리어 주파수가 감소하는 파형을 나타낼 수 있다. 처프 전송기(311)는 주파수 변조 신호(302)를 듀플렉서(312)로 전달할 수 있다.The frequency modulation model 301 of FIG. 3 is illustrated as having a frequency modulation characteristic of linearly increasing a frequency with time. The chirp transmitter 311 may generate a frequency modulated signal 302 having a carrier frequency according to the frequency modulation model 301 . For example, as shown in FIG. 3 , the frequency modulated signal 302 may represent a waveform in which the carrier frequency gradually increases in some sections, and may represent a waveform in which the carrier frequency gradually decreases in the remaining sections. . The chirp transmitter 311 may transmit the frequency modulated signal 302 to the duplexer 312 .

듀플렉서(312)는 안테나(313)를 통한 신호의 송신 경로 및 수신 경로를 결정할 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서(310)가 주파수 변조 신호(302)를 방사하는 동안, 듀플렉서(312)는 처프 전송기(311)로부터 안테나(313)까지의 신호 경로를 형성할 수 있고, 형성된 신호 경로를 통해 주파수 변조 신호(302)를 안테나(313)로 전달한 후 외부로 방사할 수 있다. 레이더 센서(310)가 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 동안, 듀플렉서(312)는 안테나(313)로부터 스펙트럼 분석기(316)까지의 신호 경로를 형성할 수 있다. 안테나(313)는 방사된 신호가 장애물에 도달 후 반사되어 되돌아온 수신 신호를 수신할 수 있고, 레이더 센서(310)는 안테나(313)로부터 스펙트럼 분석기(316)까지의 신호 경로를 통해 수신 신호를 스펙트럼 분석기(316)로 전달할 수 있다. 안테나(313)를 통해 방사되는 신호를 레이더 전송 신호, 안테나(313)를 통해 수신되는 신호를 레이더 수신 신호라고 나타낼 수 있다.The duplexer 312 may determine a transmission path and a reception path of a signal through the antenna 313 . For example, while the radar sensor 310 emits the frequency modulated signal 302 , the duplexer 312 may form a signal path from the chirped transmitter 311 to the antenna 313 , The frequency-modulated signal 302 may be transmitted to the antenna 313 and then radiated to the outside. While the radar sensor 310 receives the reflected signal from the target, the duplexer 312 may form a signal path from the antenna 313 to the spectrum analyzer 316 . The antenna 313 may receive a received signal reflected back after the radiated signal reaches the obstacle, and the radar sensor 310 may spectrum the received signal through a signal path from the antenna 313 to the spectrum analyzer 316 . may be passed to the analyzer 316 . A signal radiated through the antenna 313 may be referred to as a radar transmission signal, and a signal received through the antenna 313 may be referred to as a radar reception signal.

주파수 믹서(314)는 수신된 신호로부터 주파수 변조 이전의 선형 신호(예: 원본 처프 신호)를 복조할 수 있다. 증폭기(315)는 복조된 선형 신호의 진폭을 증폭할 수 있다.The frequency mixer 314 may demodulate a linear signal (eg, an original chirped signal) before frequency modulation from the received signal. The amplifier 315 may amplify the amplitude of the demodulated linear signal.

스펙트럼 분석기(316)는 표적으로부터 반사되어 수신된 레이더 수신 신호의 주파수(308)와 레이더 전송 신호의 주파수(307)를 비교할 수 있다. 참고로, 레이더 전송 신호의 주파수(307)는 주파수 변조 모델(301)에 의해 지시되는 캐리어 주파수 변화에 따라 변화할 수 있다. 스펙트럼 분석기(316)는 레이더 수신 신호의 주파수(308)와 레이더 전송 신호의 주파수(307) 간의 주파수 차이를 검출할 수 있다. 레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호 간의 주파수 차이는, 도 3에 도시된 그래프(309)에서, 주파수 변조 모델(301)에서 캐리어 주파수가 시간축을 따라 선형적으로 증가하는 구간 동안 일정한(constant) 차이를 나타낼 수 있고, 레이더 센서(310) 및 표적 간의 거리에 비례한다. 따라서, 레이더 센서(310) 및 표적 간의 거리는 레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호 간의 주파수 차이로부터 도출(derive)될 수 있다. 스펙트럼 분석기(316)는 분석된 정보를 레이더 신호 처리 장치의 프로세서로 전달할 수 있다.The spectrum analyzer 316 may compare the frequency 308 of the received radar signal reflected from the target and the frequency 307 of the radar transmitted signal. For reference, the frequency 307 of the radar transmission signal may change according to a carrier frequency change indicated by the frequency modulation model 301 . The spectrum analyzer 316 may detect a frequency difference between the frequency 308 of the radar received signal and the frequency 307 of the radar transmitted signal. The frequency difference between the radar transmission signal and the radar reception signal, in the graph 309 shown in FIG. 3 , represents a constant difference during a period in which the carrier frequency linearly increases along the time axis in the frequency modulation model 301 . and is proportional to the distance between the radar sensor 310 and the target. Accordingly, the distance between the radar sensor 310 and the target may be derived from a frequency difference between the radar transmission signal and the radar reception signal. The spectrum analyzer 316 may transmit the analyzed information to a processor of the radar signal processing apparatus.

예를 들어, 스펙트럼 분석기(316)는 하기 수학식 1에 따라 레이더 센서(310) 및 표적 간의 거리를 계산할 수 있다.For example, the spectrum analyzer 316 may calculate the distance between the radar sensor 310 and the target according to Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

상술한 수학식 1에서, R은 레이더 센서(310)와 표적 간의 거리를 나타낸다. c는 광속을 나타낸다. Tchirp는 주파수 변조 모델(301)에서 캐리어 주파수의 상승 구간의 시간 길이를 나타낸다. fIF는 상승 구간 내 임의의 시점에서 레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호 간의 주파수 차이로서, 중간 주파수 또는 비트(beat) 주파수라고 부를 수 있다. B는 변조 대역폭을 나타낸다. 참고로, 중간 주파수 fIF는 아래와 같은 수학식 2를 통해 도출될 수 있다.In Equation 1 described above, R represents the distance between the radar sensor 310 and the target. c represents the speed of light. T chirp represents the time length of the rising period of the carrier frequency in the frequency modulation model 301 . f IF is a frequency difference between a radar transmission signal and a radar reception signal at any point in the rising section, and may be referred to as an intermediate frequency or a beat frequency. B represents the modulation bandwidth. For reference, the intermediate frequency f IF may be derived through Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

상술한 수학식 2에서 fIF는 중간 주파수를 나타내고, td는 방사된 레이더 전송 신호의 방사 시점 및 레이더 수신 신호의 수신 시점 간의 시간 차이(예: 지연 시간)로서 표적에 대한 왕복 지연 시간을 나타낸다.In Equation 2, f IF denotes an intermediate frequency, and t d denotes a round trip delay time for the target as a time difference (eg, delay time) between the emission timing of the radiated radar transmission signal and the reception timing of the radar reception signal. .

일 실시예에 따르면 복수의 레이더 센서들이 차량의 여러 부위에 설치될 수 있고, 복수의 레이더 센서들에 의해 센싱된 정보를 기초로 레이더 신호 처리 장치가 차량의 전방위(all direction)에 대한 표적까지의 거리, 방향, 및 상대 속도를 계산할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 차량에 탑재될 수 있으며, 계산된 정보들을 이용하여 주행에 도움이 되는 다양한 기능(예: ACC, AEB, BSD, LCA 등)을 제공할 수 있다.According to an embodiment, a plurality of radar sensors may be installed in various parts of the vehicle, and based on the information sensed by the plurality of radar sensors, the radar signal processing apparatus may reach a target in all directions of the vehicle. Distance, direction, and relative velocity can be calculated. The radar signal processing device may be mounted on a vehicle, and may provide various functions (eg, ACC, AEB, BSD, LCA, etc.) helpful for driving by using the calculated information.

복수의 레이더 센서들 각각은, 주파수 변조 모델에 기초하여 주파수 변조된 처프 신호를 포함하는 레이더 전송 신호를 외부로 방사하고, 표적으로부터 반사된 신호를 수신할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치의 프로세서는, 방사된 레이더 전송 신호 및 수신된 레이더 수신 신호 간의 주파수 차이로부터 복수의 레이더 센서들 각각으로부터 표적까지의 거리를 결정할 수 있다. 또한, 레이더 센서(310)가 복수의 채널들로 구성되는 경우, 레이더 신호 처리 장치의 프로세서는 레이더 데이터의 위상 정보를 이용하여 표적으로부터 반사된 레이더 수신 신호의 도래각을 도출할 수 있다.Each of the plurality of radar sensors may radiate a radar transmission signal including a frequency-modulated chirp signal based on a frequency modulation model to the outside, and receive a signal reflected from the target. The processor of the radar signal processing apparatus may determine a distance from each of the plurality of radar sensors to the target from a frequency difference between the emitted radar transmission signal and the received radar reception signal. In addition, when the radar sensor 310 includes a plurality of channels, the processor of the radar signal processing apparatus may derive the angle of arrival of the received radar signal reflected from the target by using the phase information of the radar data.

레이더 센서(310)는 다양한 응용의 넓은 시야각(Field of View, FoV) 및 고해상도(High Resolution, HR) 요구에 맞추어 넓은 대역폭을 사용하고 MIMO 방식을 채택할 수 있다. 넓은 대역폭을 통해 거리 해상도가 증가될 수 있고, MIMO 방식을 통해 각도 해상도가 증가될 수 있다. 거리 해상도는 표적에 관한 거리 정보를 얼마나 작은 단위로 분별할 수 있는지 나타낼 수 있고, 각도 해상도는 표적에 관한 도래각 정보를 얼마나 작은 단위로 분별할 수 있는지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서(210)는 200MHz, 500MHz, 1GHz와 같은 협대역 대신 4GHz, 5GHz, 7GHz와 같은 광대역을 사용할 수 있다. MIMO 방식의 채택에 따라 채널 간의 위상 왜곡이 발생할 가능성이 높아질 수 있다. 따라서, 넓은 FoV에 대한 배열 안테나의 위상 왜곡의 교정(correcting)이 요구된다.The radar sensor 310 may use a wide bandwidth and adopt a MIMO method to meet the needs of a wide field of view (FoV) and high resolution (HR) of various applications. The distance resolution may be increased through a wide bandwidth, and the angular resolution may be increased through the MIMO method. The distance resolution may indicate how small units of distance information about the target can be discriminated, and the angular resolution may indicate how small units of which angle of arrival information about the target can be discriminated. For example, the radar sensor 210 may use a wide band such as 4 GHz, 5 GHz, or 7 GHz instead of a narrow band such as 200 MHz, 500 MHz, and 1 GHz. According to the adoption of the MIMO scheme, the possibility of phase distortion between channels may increase. Accordingly, there is a need for correcting the phase distortion of the array antenna for a wide FoV.

레이더 신호 처리 장치의 프로세서는 표적에 관한 정보를 생성하기 위해 레이더 데이터를 처리하는 과정에서, 이와 같은 배열 안테나의 위상 왜곡을 교정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배열 안테나의 빔 패턴은 채널들 간의 피드라인 지연(feedline delay)의 차이에 의한 피드라인 에러, 주파수 변조 모델의 주파수 변조 특성에 따른 레이더 데이터의 위상 쉬프트 에러, 배열 안테나의 빔 패턴에 대한 안테나 소자의 빔 패턴의 영향으로 발생하는 소자 빔 패턴(Element Beam Pattern, EBP) 에러를 포함하는 것으로 모델링될 수 있다. 프로세서는 각 에러를 교정하여 배열 안테나의 빔 패턴에 존재하는 위상 왜곡을 제거할 수 있다. 각 에러에 관한 교정 과정은 추후 상세히 설명된다.The processor of the radar signal processing apparatus may correct the phase distortion of the array antenna in the process of processing radar data to generate target information. According to an embodiment, the beam pattern of the array antenna includes a feedline error due to a difference in feedline delay between channels, a phase shift error of radar data according to a frequency modulation characteristic of a frequency modulation model, and a beam of the array antenna. It may be modeled as including an element beam pattern (EBP) error that occurs due to the influence of the beam pattern of the antenna element on the pattern. The processor may correct each error to remove phase distortion existing in the beam pattern of the array antenna. A correction process for each error will be described in detail later.

도 4는 일 실시예에 따른 위상 왜곡 교정을 통해 레이더 신호가 처리되는 과정을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 단계(410)에서 레이더 신호 처리 장치는 레이더 데이터를 획득한다. 일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치는 주파수 변조 모델에 기초하여 레이더 센서의 배열 안테나를 통해 전송된 레이더 전송 신호 및 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되어 배열 안테나를 통해 수신된 레이더 수신 신호에 기초하여, 레이더 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호에 기초하여 중간 주파수 신호를 생성하고, 중간 주파수 신호에 관한 샘플링 동작을 통해 레이더 데이터를 생성할 수 있다.4 illustrates a process of processing a radar signal through phase distortion correction according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 4 , in step 410 , the radar signal processing apparatus acquires radar data. According to an embodiment, the radar signal processing apparatus is based on the radar transmission signal transmitted through the array antenna of the radar sensor and the radar transmission signal reflected by the target based on the frequency modulation model and the radar reception signal received through the array antenna Thus, radar data can be generated. For example, the radar signal processing apparatus may generate an intermediate frequency signal based on a radar transmission signal and a radar reception signal, and may generate radar data through a sampling operation on the intermediate frequency signal.

레이더 신호 처리 장치는 레이더 데이터에 기초하여 표적에 관한 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 단계(430)에서 거리 FFT를 수행하고, 단계(440)에서 도플러 FFT를 수행하고, 단계(450)에서 CFAR를 수행하고, 단계(440)에서 도래각을 추정할 수 있다. 이를 통해 레이더 신호 처리 장치는 거리, 속도, 방향 등의 표적에 관한 정보를 획득할 수 있다.The radar signal processing apparatus may generate information about the target based on the radar data. For example, the radar signal processing apparatus performs distance FFT in step 430 , performs Doppler FFT in step 440 , performs CFAR in step 450 , and estimates an angle of arrival in step 440 . can do. Through this, the radar signal processing apparatus may acquire information about the target, such as distance, speed, and direction.

보다 구체적으로, 레이더 데이터는 3차원의 데이터로서, 각각의 축은 임의의 전자파가 송신된 후 레이더 센서에 의해 수신될 때까지 걸린 시간, 한 번의 스캔에서 송신된 처프 신호들 간의 변화, 및 가상 안테나 간에 수신된 처프 신호들의 변화에 대응할 수 있다. 이러한 레이더 데이터의 각 축은 전처리를 통해 거리 축, 시선 속도(radial velocity) 축, 및 각도 축으로 변환될 수 있다. 시선 속도는 레이더 센서가 표적을 바라보았을 때 표적의 상대 속도를 나타낼 수 있다.More specifically, radar data is three-dimensional data, with each axis representing the time it takes from when any electromagnetic wave is transmitted until it is received by the radar sensor, the change between the transmitted chirp signals in one scan, and the virtual antenna. It can respond to changes in the received chirp signals. Each axis of the radar data may be converted into a distance axis, a radial velocity axis, and an angle axis through preprocessing. The line of sight speed may indicate the relative speed of the target when the radar sensor looks at the target.

예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 거리 FFT, 도플러 FFT, 및 도래각 추정의 순서로 레이더 데이터를 처리할 수도 있지만, 레이더 데이터의 각각의 축에 대응하는 정보는 서로 분리 가능한(separable) 정보를 포함하므로, 처리 순서를 변경하여 FFT 동작 및 DBF(Digital Beamforming) 동작이 적용되더라도 동일한 결과를 나타낼 수 있다. 참고로, 각도 축은 수평 각(azimuth angle)에 관한 축일 수 있다. 다만, 본 명세서에서 주로 수평 각을 중심으로 서술할 것이나, 이로 한정하는 것은 아니고, 각도 축은 수평 각과 고도 각(elevation angle)의 모두에 관한 축일 수도 있다.For example, the radar signal processing apparatus may process the radar data in the order of distance FFT, Doppler FFT, and angle of arrival estimation, but information corresponding to each axis of the radar data includes information that is separable from each other. Therefore, even if the FFT operation and the DBF (Digital Beamforming) operation are applied by changing the processing order, the same result may be exhibited. For reference, the angular axis may be an axis related to an azimuth angle. However, in the present specification, the description will be mainly focused on the horizontal angle, but the present invention is not limited thereto, and the angular axis may be an axis related to both a horizontal angle and an elevation angle.

예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는, 거리 FFT 동작으로, 레이더 데이터에서 전자파가 송신되고 수신될 때까지 걸린 시간에 FFT 연산을 적용함으로써, 거리 값을 획득할 수 있다. 또한, 레이더 신호 처리 장치는, 도래각 추정 동작으로, 표적으로부터 반사된 레이더 신호의 도달 방향에 대응하는 각도를 추정할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 MUSIC 알고리즘, Bartlett 알고리즘, MVDR 알고리즘, DBF(digital beam forming) 및 ESPIRT(Estimation of Signal Parameter via Rotational invariance Techniques) 등을 이용하여 도래각을 추정할 수 있다. 또한, 레이더 신호 처리 장치는 도플러 FFT를 통해, 도플러 축에 따른 처프 신호들 간의 신호 변화로부터 시선 속도(예: 도플러 속도)를 추정할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는, 도플러 FFT 동작으로서, 임의의 거리 및 임의의 각도에서의 처프 신호들 간의 신호 변화에 대해 FFT 연산을 적용함으로써, 해당 거리 및 해당 각도에서의 시선 속도를 획득할 수 있다.For example, the radar signal processing apparatus may obtain a distance value by applying an FFT operation to a time taken from transmission and reception of electromagnetic waves in radar data to a distance FFT operation. Also, the radar signal processing apparatus may estimate an angle corresponding to the arrival direction of the radar signal reflected from the target through the angle of arrival estimation operation. For example, the radar signal processing apparatus may estimate the angle of arrival using the MUSIC algorithm, the Bartlett algorithm, the MVDR algorithm, digital beam forming (DBF), and Estimation of Signal Parameter via Rotational invariance Techniques (ESPIRT). Also, the radar signal processing apparatus may estimate a radial velocity (eg, a Doppler velocity) from a signal change between chirp signals along a Doppler axis through Doppler FFT. As a Doppler FFT operation, the radar signal processing apparatus may obtain a gaze velocity at a corresponding distance and a corresponding angle by applying an FFT operation to a signal change between chirped signals at an arbitrary distance and an arbitrary angle.

CFAR 기법은 임의의 지점(예: 테스트되는 셀(CUT, cell under test))에 대해 주변 셀을 기반으로 해당 지점이 표적일 확률을 판단하는 기법으로서, 주변 셀의 신호 세기(예: 노이즈 플로어(noise floor) 등)를 이용하여 결정된 임계 값 및 레이더 센서에 의해 해당 지점에 대해 센싱된 신호 세기에 기반한 임계처리(thresholding) 기법일 수 있다. 예를 들어, 주변 셀로부터 센싱된 신호 세기에 기초하여 결정된 임계값보다 해당 지점으로부터 센싱된 신호 세기가 큰 경우, 레이더 신호 처리 장치는 해당 지점을 표적으로 결정할 수 있다. 반대로, 해당 지점으로부터 센싱된 신호 세기가 임계값 이하인 경우, 레이더 신호 처리 장치는 해당 지점을 비-표적(non-target)으로 결정할 수 있다.The CFAR technique is a technique for determining the probability that the point is a target based on the surrounding cells for a random point (eg, cell under test (CUT)). noise floor), etc.) and may be a thresholding technique based on a signal strength sensed for a corresponding point by a radar sensor and a threshold value. For example, when a signal strength sensed from a corresponding point is greater than a threshold value determined based on a signal strength sensed from a neighboring cell, the radar signal processing apparatus may determine the corresponding point as a target. Conversely, when the signal strength sensed from the corresponding point is less than or equal to the threshold, the radar signal processing apparatus may determine the corresponding point as a non-target.

일 실시예에 따르면, 레이더 센서의 배열 안테나의 빔 패턴은 아래 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.According to an embodiment, the beam pattern of the array antenna of the radar sensor may be defined as in Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

수학식 3에서 n은 안테나 소자를 구분하기 위한 인덱스이다. n은 1 내지 N 사이의 정수 값을 가질 수 있다. N은 총 안테나 소자의 개수이다. EPn(θ)는 도래각 θ에 관한 n번째 안테나 소자의 EBP이다. kt는 시간 t에서의 파수(wave number)이다. d는 이웃한 두 안테나 소자들 간의 간격이다. φn은 n번째 안테나 소자의 피드라인 지연을 나타낸다.In Equation 3, n is an index for identifying antenna elements. n may have an integer value between 1 and N. N is the total number of antenna elements. EPn(θ) is the EBP of the nth antenna element with respect to the angle of arrival θ. k t is the wave number at time t. d is the distance between two adjacent antenna elements. φ n represents the feedline delay of the nth antenna element.

수학식 3을 참조하면, 빔 패턴은

Figure pat00004
에 따른 피드라인 에러, kt에 따른 FM 기생 에러(Frequency Modulation parasitic error), EPn(θ)에 따른 EBP 에러를 포함할 수 있다. 이러한 에러들은 위상 왜곡을 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로,
Figure pat00005
은 채널들 간에 피드라인 지연의 차이가 발생할 수 있음을 나타내며, 이러한 차이에 의해 피드라인 에러가 발생할 수 있다. 또한, kt는 시간에 따라 파수, 파장, 주파수가 변화될 수 있음을 나타낸다.Referring to Equation 3, the beam pattern is
Figure pat00004
It may include a feedline error according to k t , a frequency modulation parasitic error according to k t , and an EBP error according to EPn(θ). These errors can cause phase distortion. More specifically,
Figure pat00005
indicates that a difference in feedline delay may occur between channels, and this difference may cause a feedline error. Also, k t indicates that the wavenumber, wavelength, and frequency may change with time.

레이더 신호 처리 장치가 FMCW 방식을 채용함에 따라, 시간의 흐름에 따른 주파수 변화가 발생할 수 있고, 레이더 데이터에 주파수 변화에 따른 위상 쉬프트 에러가 포함될 수 있다. 주파수 변조에 의해 위상 쉬프트 에러가 발생하므로, 위상 쉬프트 에러는 FM 기생 에러로 지칭될 수도 있다. 또한, EPn(θ)는 배열 안테나의 어레이 팩터(Array Factor, AF)에 영향을 주어 AF에 변형을 가할 수 있다. 따라서, EPn(θ)에 의해 EBP 에러가 발생할 수 있다.As the radar signal processing apparatus employs the FMCW method, a frequency change according to time may occur, and a phase shift error according to a frequency change may be included in the radar data. Since a phase shift error occurs due to frequency modulation, the phase shift error may be referred to as an FM parasitic error. Also, EPn(θ) may affect an Array Factor (AF) of the array antenna to apply a deformation to the AF. Accordingly, an EBP error may occur due to EPn(θ).

레이더 신호가 처리되는 과정에서 위와 같은 에러가 교정될 수 있다. 예를 들어, 에러 교정은 단계(420)의 피드라인 에러의 교정, 단계(461)의 주파수 변조 기생 에러의 교정, 및 단계(462)의 EBP 에러의 교정을 포함할 수 있다. 이하, 각 에러 교정 과정이 상세히 설명된다.In the process of processing the radar signal, the above error can be corrected. For example, error correction may include correction of the feedline error of step 420 , correction of the frequency modulation parasitic error of step 461 , and correction of the EBP error of step 462 . Hereinafter, each error correction process will be described in detail.

우선, 단계(420)에서 레이더 신호 처리 장치는 레이더 데이터에서 피드라인 에러를 교정한다. 일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치는 교정 벡터를 이용하여 레이더 데이터를 교정할 수 있다. 교정 벡터는 배열 안테나의 채널들의 피드라인 지연에 따른 피드라인 에러를 교정하도록 설계될 수 있다.First, in step 420, the radar signal processing apparatus corrects a feedline error in the radar data. According to an embodiment, the radar signal processing apparatus may calibrate radar data using a calibration vector. The correction vector may be designed to correct a feedline error according to a feedline delay of channels of the array antenna.

예를 들어, 테스트 환경(예: 무반향실)에서 레이더 전송 신호가 레이더 센서의 정면에 위치한 표적에 의해 반사되고, 레이더 센서의 복수의 채널들을 통해 레이더 수신 신호가 수신된 경우, 레이더 수신 신호의 레퍼런스 데이터(테스트 환경에서 표적의 각도를 알고 있는 상태에서 획득된 레이더 데이터)의 채널들에 관한 위상 성분들은 서로 동일한 값을 가져야 한다. 예를 들어, 표적이 레이더 센서의 정면에 위치하므로, 레퍼런스 데이터의 도래각은 0도에 해당한다. 이 경우, 각 채널의 위상 성분은 모두 0도에 대응하는 동일한 값을 가져야 한다.For example, in a test environment (eg, an anechoic room), when a radar transmission signal is reflected by a target located in front of a radar sensor and the radar reception signal is received through a plurality of channels of the radar sensor, the reference of the radar reception signal Phase components with respect to channels of the data (radar data acquired in a state where the angle of the target is known in the test environment) must have the same value. For example, since the target is located in front of the radar sensor, the angle of arrival of the reference data corresponds to 0 degrees. In this case, the phase components of each channel should all have the same value corresponding to 0 degrees.

만약, 각 위상 성분이 동일한 값을 가지지 않는 경우, 각 위상 성분이 동일한 값을 가지게 교정하는 벡터가 결정될 수 있다. 교정 벡터는 이와 같은 과정을 통해 결정될 수 있다. 따라서, 이와 같은 과정을 통해 교정 벡터가 미리 결정되고, 레이더 수신 신호가 레이더 센서의 정면에 위치한 표적으로부터 수신된 경우, 교정 벡터는 레이더 데이터의 채널들에 관한 위상 성분들이 서로 동일한 값을 가지도록 레이더 데이터를 교정할 수 있다.If each phase component does not have the same value, a vector for correcting each phase component to have the same value may be determined. The calibration vector may be determined through this process. Accordingly, when a calibration vector is determined in advance through this process, and a radar reception signal is received from a target located in front of the radar sensor, the calibration vector is set so that phase components related to channels of the radar data have the same value. data can be corrected.

단계(460)에서 레이더 신호 처리 장치는 도래각을 추정한다. 이때, 도래각 추정과 관련하여 단계(461)의 FM 기생 에러 교정 및 단계(462)의 EBP 에러 교정이 수행될 수 있다.In step 460, the radar signal processing apparatus estimates an angle of arrival. In this case, FM parasitic error correction in step 461 and EBP error correction in step 462 may be performed in relation to the angle of arrival estimation.

우선, FM 기생 에러는 시간에 따른 주파수의 변화를 보상할 수 있는 다양한 방법을 통해 교정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 주파수의 변화가 반영되도록 방향 행렬(direction matrix)이 설계될 수 있다. 방향 행렬은 각각 미리 정해진 각도에 대응하는 복수의 방향 벡터(direction vector)들을 포함할 수 있고, 각 방향 벡터는 채널 별로 위상 값들을 가질 수 있다. 각 위상 값은 수학적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 알려진 제1 각도의 표적으로부터 레이더 수신 신호가 수신되는 것을 가정하여, 해당 레이더 수신 신호에 대응하는 위상 값들이 계산될 수 있고, 해당 위상 값들은 제1 각도의 제1 방향 벡터에 할당될 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 각 방향 벡터의 위상 값들이 계산될 수 있다.First, the FM parasitic error can be corrected through various methods capable of compensating for a change in frequency over time. According to an embodiment, a direction matrix may be designed to reflect a change in frequency. The direction matrix may include a plurality of direction vectors each corresponding to a predetermined angle, and each direction vector may have phase values for each channel. Each phase value may be determined mathematically. For example, assuming that a radar reception signal is received from a target of a known first angle, phase values corresponding to the corresponding radar reception signal may be calculated, and the phase values are assigned to the first direction vector of the first angle. can be Through this process, phase values of each direction vector may be calculated.

방향 행렬이 완성된 이후 레이더의 실사용 과정에서 레이더 수신 신호가 수신되면, 레이더 수신 신호의 레이더 데이터 및 방향 행렬의 각 방향 벡터에 기초한 연산에 기초하여 레이더 데이터에 대응하는 어느 하나의 방향 벡터가 선택될 수 있다. 레이더 수신 신호의 도래각은 선택된 방향 벡터의 각도로 추정될 수 있다. 예를 들어, 방향 행렬에서 제1 방향 벡터가 선택된 경우, 레이더 수신 신호의 도래각은 제1 각도로 추정될 수 있다. 실사용 과정(온라인)은 설계 및 도출 과정(오프라인)과 구분되는 것으로 이해될 수 있다.When a radar reception signal is received in the course of actual use of the radar after the direction matrix is completed, any one direction vector corresponding to the radar data is selected based on the operation based on the radar data of the radar reception signal and each direction vector of the direction matrix can be The angle of arrival of the radar reception signal may be estimated as the angle of the selected direction vector. For example, when the first direction vector is selected from the direction matrix, the angle of arrival of the radar reception signal may be estimated as the first angle. The actual use process (online) may be understood to be distinct from the design and derivation process (offline).

일 실시예에 따르면, 상술된 방향 행렬의 도출 과정에서 시간에 따른 주파수의 변화가 고려될 수 있다. 예를 들어, 샘플 인덱스에 따라 별도의 서브 방향 행렬이 설계될 수 있다. 이 경우, 방향 행렬이 도출된 이후 레이더의 실사용 과정에서, 레이더 데이터의 샘플 인덱스에 따라 대응 방향 행렬이 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 샘플 인덱스를 위해 방향 행렬의 제1 서브 방향 행렬이 설계되고, 제2 샘플 인덱스를 위해 방향 행렬의 제2 서브 방향 행렬이 설계된 것을 가정할 수 있다.According to an embodiment, a change in frequency over time may be considered in the process of deriving the above-described direction matrix. For example, a separate sub-direction matrix may be designed according to a sample index. In this case, after the direction matrix is derived, the corresponding direction matrix may be selected according to the sample index of the radar data in the course of actual use of the radar. For example, it may be assumed that a first sub-direction matrix of a direction matrix is designed for a first sample index and a second sub-direction matrix of a direction matrix is designed for a second sample index.

이 경우, 실사용 과정에서 도래각을 추정하기 위해, 제1 샘플 인덱스에 대응하는 레이더 데이터의 제1 서브 레이더 데이터에 관해 제1 서브 방향 행렬이 이용되고, 제2 샘플 인덱스에 대응하는 레이더 데이터의 제2 서브 레이더 데이터에 관해 제2 서브 방향 행렬이 이용될 수 있다. 이와 같이 FM 기생 에러는 주파수의 변화를 고려하여 설계된 방향 행렬을 통해 교정될 수 있다. 방향 행렬의 도출 과정은 추후 보다 상세히 설명된다.In this case, in order to estimate the angle of arrival in the course of actual use, the first sub-direction matrix is used for the first sub-radar data of the radar data corresponding to the first sample index, and the first sub-direction matrix is used for the radar data corresponding to the second sample index. A second sub-direction matrix may be used for the second sub-radar data. As such, the FM parasitic error can be corrected through a direction matrix designed in consideration of a change in frequency. A process of deriving the direction matrix will be described in more detail later.

일 실시예에 따르면, EBP 에러는 EBP 에러 모델을 통해 교정될 수 있다. EBP 에러 모델은 각도 별 EBP 에러 값들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 EBP 에러 모델에 기초하여 레이더 데이터에 대응하는 초기 도래각에 관한 EBP 에러 값을 결정하고, 결정된 EBP 에러 값으로 초기 도래각을 교정하여 최종 도래각을 추정할 수 있다. EBP 에러 모델은 테스트를 통해 측정된 기초 각도(base angle)들에 대한 EBP 에러 값들에 기초하여 다른 각도들에 대한 EBP 에러 값들을 추정하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 다른 EBP 에러 값들은 다항 회귀(Polynomial Regression, PR)나 다양한 보간(interpolation), 피팅(fitting) 기법을 통해 추정될 수 있다.According to an embodiment, the EBP error may be corrected through an EBP error model. The EBP error model may represent EBP error values for each angle. For example, the radar signal processing apparatus may determine an EBP error value with respect to the initial angle of arrival corresponding to the radar data based on the EBP error model, and estimate the final angle of arrival by correcting the initial angle of arrival with the determined EBP error value. have. The EBP error model may be generated by estimating EBP error values for other angles based on EBP error values for base angles measured through a test. For example, different EBP error values may be estimated through polynomial regression (PR) or various interpolation and fitting techniques.

일 실시예에 따르면, 피드라인 에러, FM 기생 에러, 및 EBP 에러는 순차적으로 교정될 수 있다. 예를 들어, 피드라인 에러를 교정할 수 있는 교정 벡터가 획득되면, 이후에 피드라인 에러가 제거된 AF를 이용하여 교정된 방향 행렬이 도출될 수 있다. 이후에, 기초 각도들에 관해 획득된 레퍼런스 데이터에 교정 벡터를 적용하여 교정된 레퍼런스 데이터가 획득되고, 교정된 레퍼런스 데이터 및 교정된 방향 행렬에 기초하여 기초 각도들에 관한 EBP 에러 값들이 획득될 수 있다. 이후, 기초 각도들에 관한 EBP 에러 값들을 통해 다항 회귀나, 보간, 피팅을 수행하여 EBP 에러 모델이 획득될 수 있다. 서로 복잡하게 작용할 수 있는 에러들이 이와 같은 순차적인 교정 작업을 통해 비교적 쉽게 제거될 수 있다.According to an embodiment, the feedline error, the FM parasitic error, and the EBP error may be corrected sequentially. For example, if a correction vector capable of correcting a feedline error is obtained, then a corrected direction matrix may be derived using AF from which the feedline error is removed. Then, corrected reference data is obtained by applying a correction vector to the reference data obtained with respect to the base angles, and EBP error values about the base angles can be obtained based on the calibrated reference data and the calibrated direction matrix. have. Thereafter, an EBP error model may be obtained by performing polynomial regression, interpolation, or fitting through the EBP error values for the base angles. Errors that may complicate each other can be removed relatively easily through this sequential corrective operation.

도 5는 일 실시예에 따른 배열 안테나의 피드라인 지연을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 레이더 센서(500)는 배열 안테나의 안테나 소자들(1 내지 N) 및 전력 분배기(power divider, 510)를 포함할 수 있다. 이웃하는 안테나 소자들(예: 안테나 소자들(1, 2))은 거리 d만큼 떨어진 것으로 정의된다. 안테나 소자들(1 내지 N)은 각각 개별적으로 EBP를 형성하며, 각 EBP를 통해 배열 안테나의 전체적인 빔 패턴이 형성될 수 있다.5 illustrates a feedline delay of an array antenna according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 5 , the radar sensor 500 may include antenna elements 1 to N of an array antenna and a power divider 510 . Neighboring antenna elements (eg, antenna elements 1, 2) are defined as being separated by a distance d. The antenna elements 1 to N each individually form an EBP, and the entire beam pattern of the array antenna may be formed through each EBP.

전력 분배기(510)는 전송 신호를 안테나 소자들(1 내지 N)로 분배할 수 있다. 이때, 전력 분배기(510)와 안테나 소자들(1 내지 N) 사이의 물리적 요인(예: 전송 선로의 길이, 임피던스 등)에 의해, 안테나 소자들(1 내지 N) 각각에 전송 신호가 도달하는 시간에 차이가 생길 수 있다. 예를 들어, 안테나 소자(1)에 전송 신호가 도달하는 시간과 안테나 소자(2)에 전송 신호가 도달하는 시간이 달라질 수 있다. 안테나 소자들(1 내지 N)에 전송 신호가 도달하는 시간은 각각 피드라인 지연(φ1 내지 φN)으로 불릴 수 있고, 피드라인 지연(φ1 내지 φN)의 차이에 의한 에러는 피드라인 에러로 지칭될 수 있다.The power divider 510 may distribute the transmission signal to the antenna elements 1 to N. At this time, the time the transmission signal arrives at each of the antenna elements 1 to N due to a physical factor (eg, the length of the transmission line, impedance, etc.) between the power divider 510 and the antenna elements 1 to N there may be differences in For example, the time at which the transmission signal arrives at the antenna element 1 and the time at which the transmission signal arrives at the antenna element 2 may be different. Errors due to the difference of the antenna elements (1 to N) transmission time that signals travel may be referred to as respective feed line delay (φ 1 to φ N), the feed line delay (φ 1 to φ N) to the feed line This may be referred to as an error.

어레이 안테나의 각 채널로 레이더 전송 신호가 전송될 때, 각 채널의 위상은 동일한 것으로 가정되므로, 이러한 피드라인 에러는 레이더 신호에 위상 왜곡을 유발할 수 있다. 따라서, 교정을 통해 이와 같은 위상 왜곡이 제거되는 것이 필요하다. 앞서 수학식 3에서 피드라인 에러는

Figure pat00006
성분으로 반영되어 있고,
Figure pat00007
성분은 교정을 통해 제거될 수 있다.When a radar transmission signal is transmitted to each channel of the array antenna, since the phase of each channel is assumed to be the same, such a feedline error may cause phase distortion in the radar signal. Therefore, it is necessary to remove such phase distortion through correction. In Equation 3 above, the feed line error is
Figure pat00006
is reflected as an ingredient,
Figure pat00007
Components can be removed through calibration.

도 6은 일 실시예에 따른 교정 벡터를 이용한 피드라인 에러의 교정을 나타낸다. 도 6의 그래프들(611, 613)은 테스트 환경에서 45도 각도의 표적에 관해 측정된 레퍼런스 데이터에 해당한다. 그래프(611)는 피드라인 에러가 교정되기 전의 레퍼런스 데이터를 나타내고, 그래프(613)는 피드라인 에러가 교정된 후의 레퍼런스 데이터를 나타낸다. 그래프(611)는 표적의 각도(45도)와 다른 결과를 나타내고, 그래프(613)는 표적의 각도(45도)와 매칭되는 결과를 나타낸다. 그래프(612)는 피드라인 에러를 교정하기 위한 교정 벡터의 채널 별 교정 값을 나타낸다.6 illustrates correction of a feedline error using a correction vector according to an embodiment. Graphs 611 and 613 of FIG. 6 correspond to reference data measured with respect to a 45 degree target in a test environment. The graph 611 shows the reference data before the feedline error is corrected, and the graph 613 shows the reference data after the feedline error is corrected. The graph 611 shows a result different from the target angle (45 degrees), and the graph 613 shows a result matching the target angle (45 degrees). The graph 612 represents a correction value for each channel of a correction vector for correcting a feedline error.

교정 벡터의 교정 값은 다양한 방식으로 획득될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 레이더 센서의 정면에 위치한 표적(따라서, 표적의 각도는 0도)의 레퍼런스 데이터를 통해 교정 값이 도출될 수 있다. 보다 구체적으로, 테스트 환경에서 레이더 센서의 정면에 위치한 표적에 레이더 신호를 방사하고, 복수의 채널들을 통해 표적에 의해 반사된 신호를 수신하여, 레퍼런스 데이터가 획득될 수 있다. 표적의 각도가 0도인 상태에서 레퍼런스 데이터가 획득되었으므로, 레퍼런스 데이터의 각 채널의 위상 성분들은 서로 동일한 값(예: e0=1)을 가져야 한다.The calibration value of the calibration vector may be obtained in various ways. According to an embodiment, a calibration value may be derived from reference data of a target positioned in front of the radar sensor (thus, the angle of the target is 0 degrees). More specifically, reference data may be obtained by radiating a radar signal to a target located in front of the radar sensor in a test environment and receiving a signal reflected by the target through a plurality of channels. Since the reference data was acquired in a state where the target angle was 0 degrees, the phase components of each channel of the reference data should have the same value (eg, e 0 =1).

만약, 각 채널의 위상 성분들이 동일한 값을 가지지 않는 경우, 위상 성분들이 동일한 값을 갖게 하는 교정 값들이 계산될 수 있고, 해당 교정 값들을 가지는 교정 벡터가 도출될 수 있다. 교정 벡터 및 교정 값들은 아래 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.If the phase components of each channel do not have the same value, calibration values that cause the phase components to have the same value may be calculated, and a calibration vector having the corresponding calibration values may be derived. The calibration vector and calibration values may be expressed as in Equation 4 below.

Figure pat00008
Figure pat00008

수학식 4에서 C는 교정 벡터를 나타내고, n은 채널을 나타낸다. n은 1 내지 N의 값을 가질 수 있다. Cn0)는 표적의 각도가 θ0일 때, n번째 채널을 위한 교정 값을 의미한다. θ0는 0도를 나타낼 수 있다. G는 레퍼런스 데이터를 나타낸다. Gn0)는 θ0의 각도의 표적에 대응하는 레퍼런스 데이터이고, |Gn0)|는 Gn0)의 절대 값이다. Gn0)를 |Gn0)|로 나눔에 따라, Gn0)에서 크기 성분은 제거되고 위상 성분만 남게 된다.In Equation 4, C denotes a calibration vector, and n denotes a channel. n may have a value of 1 to N. C n0 ) means a correction value for the nth channel when the angle of the target is θ 0 . θ 0 may represent 0 degrees. G represents reference data. G n0 ) is reference data corresponding to a target of an angle of θ 0 , and |G n0 )| is an absolute value of G n0 ). By dividing G n0 ) by |G n0 )| , the magnitude component is removed from G n0 ), leaving only the phase component.

표적이 0도에 위치한 경우, 레퍼런스 데이터의 각 채널의 위상 성분은 서로 동일한 값(예: e0=1)을 가져야 한다. 피드라인 에러가 존재하는 경우, 각 위상 성분의 값이 1로 동일하지 않을 수 있다. 이 경우, Gn0)/|Gn0)|=1이 아닌 채널이 존재하게 되고, 해당 채널의 위상 성분을 Gn0)/|Gn0)|로 나누어 1로 만들 수 있다. 따라서, 수학식 4와 같이 교정 벡터를 정의하고, 각 채널의 레퍼런스 데이터의 위상 성분을 측정하여 교정 벡터의 교정 값이 결정될 수 있다.When the target is positioned at 0 degrees, the phase components of each channel of the reference data must have the same value (eg, e 0 =1). If a feedline error is present, the value of each phase component may not be equal to one. In this case, a channel other than G n0 )/|G n0 )|=1 exists, and the phase component of the corresponding channel is changed to G n0 )/|G n0 )| It can be divided by 1. Accordingly, a calibration vector may be defined as in Equation 4, and a calibration value of the calibration vector may be determined by measuring a phase component of reference data of each channel.

교정 벡터의 교정 값이 모두 결정되고, 교정 벡터가 도출되면, 실사용 과정에서 각 채널의 위상 성분을 교정 값으로 나누어 레이더 데이터에서 피드라인 에러가 제거될 수 있다. 예를 들어, 레이더 데이터의 제1 채널의 위상 성분은 C10)의 교정 값으로 나누고, 레이더 데이터의 제n 채널의 위상 성분은 C10)의 교정 값으로 나누어, 레이더 데이터에서 피드라인 에러가 제거될 수 있다. 도 6의 빔 패턴(602)은 교정 벡터를 통해 빔 패턴(601)에서 피드라인 에러 성분이 제거된 결과를 나타낸다.When all of the calibration values of the calibration vector are determined and the calibration vector is derived, the feedline error may be removed from the radar data by dividing the phase component of each channel by the calibration value in the course of actual use. For example, the phase component of the first channel of the radar data is divided by the correction value of C 10 ), the phase component of the nth channel of the radar data is divided by the correction value of C 10 ), and the radar data feedline errors can be eliminated. The beam pattern 602 of FIG. 6 represents the result of removing the feed line error component from the beam pattern 601 through the correction vector.

도 7은 일 실시예에 따른 배열 안테나의 수신 안테나 소자들을 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 배열 안테나(710)는 복수의 수신 안테나 소자들(711 내지 714)을 포함할 수 있다. 복수의 수신 안테나 소자들(711 내지 714)을 통해 복수의 채널들이 형성될 수 있다. 도 7에는 도시되어 있지 않지만, 배열 안테나(710)는 적어도 하나의 송신 안테나 소자 및 적어도 하나의 수신 안테나 소자 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.7 is a diagram illustrating receiving antenna elements of an array antenna according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 7 , the array antenna 710 may include a plurality of reception antenna elements 711 to 714 . A plurality of channels may be formed through the plurality of reception antenna elements 711 to 714 . Although not shown in FIG. 7 , the array antenna 710 may further include at least one of at least one transmit antenna element and at least one receive antenna element.

레이더 센서가 복수의 채널들을 구현하는 경우, 레이더 데이터의 위상 정보는 각 채널을 통해 수신된 신호가 갖는 위상과 기준 위상 간의 위상 차이(phase difference)를 나타낼 수 있다. 기준 위상은 임의의 위상일 수도 있고, 복수의 채널 중 한 채널의 위상으로 설정될 수도 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 한 수신 안테나 소자에 대해, 해당 수신 안테나 소자에 인접한 수신 안테나 소자의 위상을 기준 위상으로 설정할 수 있다.When the radar sensor implements a plurality of channels, the phase information of the radar data may indicate a phase difference between a phase of a signal received through each channel and a reference phase. The reference phase may be an arbitrary phase or may be set to a phase of one channel among a plurality of channels. For example, the radar signal processing apparatus may set a phase of a reception antenna element adjacent to a corresponding reception antenna element as a reference phase with respect to one reception antenna element.

또한, 프로세서는 레이더 데이터로부터 레이더 센서의 채널 개수에 대응하는 차원(dimension)의 레이더 벡터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 7개의 채널이 포함된 레이더 센서의 경우 프로세서는 각 채널에 대응하는 위상 값을 포함하는 7차원의 레이더 벡터를 생성할 수 있다. 각 채널에 대응하는 위상 값은, 상술한 위상 차이를 나타내는 수치(numerical value)일 수 있다.In addition, the processor may generate a radar vector of a dimension corresponding to the number of channels of the radar sensor from the radar data. For example, in the case of a radar sensor including seven channels, the processor may generate a seven-dimensional radar vector including a phase value corresponding to each channel. The phase value corresponding to each channel may be a numerical value indicating the above-described phase difference.

예를 들어, 레이더 센서가 1개의 송신 채널 및 4개의 채널들로 구성되는 경우를 가정하자. 이 경우, 송신 채널을 통해 방사된 레이더 신호는 표적에 의해 반사된 후, 4개의 채널을 통해 수신될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 배열 안테나(710)가 복수의 수신 안테나 소자들(711 내지 714)을 포함하는 경우, 수신 안테나 소자(711)에서 수신되는 신호의 위상이 기준 위상으로 설정될 수 있다. 동일한 표적으로부터 반사된 레이더 수신 신호(708)가 배열 안테나(710)에서 수신될 때, 표적으로부터 수신 안테나 소자(711)까지의 거리 및 표적으로부터 수신 안테나 소자(712)까지의 거리 간의 추가 거리(additional distance) Δ는 아래 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.For example, it is assumed that the radar sensor is configured with one transmission channel and four channels. In this case, the radar signal radiated through the transmission channel may be received through four channels after being reflected by the target. As shown in FIG. 7 , when the array antenna 710 includes a plurality of reception antenna elements 711 to 714 , the phase of a signal received by the reception antenna element 711 may be set as a reference phase. . When the radar receive signal 708 reflected from the same target is received at the array antenna 710 , an additional distance between the distance from the target to the receive antenna element 711 and the distance from the target to the receive antenna element 712 . distance) Δ can be expressed as in Equation 5 below.

Figure pat00009
Figure pat00009

상술한 수학식 5에서 θ는 표적으로부터 레이더 수신 신호(708)가 수신되는 도래각을 나타낼 수 있다. d는 수신 안테나 소자들 간의 간격을 나타낼 수 있다. 공기 중에서의 빛의 속도 c는 상수로서 취급되고, c=fλ이므로, 상술한 추가 거리 Δ로 인한 수신 안테나 소자(712)에서의 위상 변화 W는 아래 수학식 6과 같이 도출될 수 있다.In Equation 5, θ may represent an angle of arrival at which the radar reception signal 708 is received from the target. d may represent an interval between receiving antenna elements. Since the speed c of light in air is treated as a constant and c=fλ, the phase change W in the receiving antenna element 712 due to the above-described additional distance Δ can be derived as in Equation 6 below.

Figure pat00010
Figure pat00010

위상 변화 W는 수신 안테나 소자(711)에서 수신된 신호 파형을 기준으로 수신 안테나 소자(712)에서 수신된 신호 파형의 위상 차이에 대응할 수 있다. 상술한 수학식 6에서 f는 레이더 수신 신호(708)의 주파수이고, λ는 레이더 수신 신호(708)의 파장이다. λ는 주파수 f에 대해 반비례 관계에 있다. 주파수 변조 모델에 의한 캐리어 주파수 변화가 작은 경우, 상술한 수학식 6에서 주파수 f는 주파수 변조 모델에서의 단일 초기 주파수(예: f0)로 간주될 수 있다. 따라서 수신된 신호에 기초하여 위상 변화 W만 결정되면, 레이더 신호 처리 장치는 도래각 θ를 결정할 수 있다.The phase change W may correspond to a phase difference of the signal waveform received by the reception antenna element 712 based on the signal waveform received by the reception antenna element 711 . In Equation 6 described above, f is the frequency of the radar reception signal 708 , and λ is the wavelength of the radar reception signal 708 . λ is inversely proportional to the frequency f. When the carrier frequency change due to the frequency modulation model is small, the frequency f in Equation 6 above may be regarded as a single initial frequency (eg, f 0 ) in the frequency modulation model. Accordingly, when only the phase change W is determined based on the received signal, the radar signal processing apparatus may determine the angle of arrival θ.

다만, 주파수 변조 모델의 캐리어 주파수가 광대역(예: 7GHz, 5GHz, 또는 7GHz 등의 2GHz 이상의 대역폭)에서 변화하는 경우, 캐리어 주파수 변화가 무시될 수 없으므로 도래각과 같은 표적 정보를 추정하는 과정에서 오차가 발생할 수 있다.However, if the carrier frequency of the frequency modulation model changes in a wide band (eg, bandwidth of 2 GHz or more such as 7 GHz, 5 GHz, or 7 GHz), the change in the carrier frequency cannot be ignored, so there is an error in the process of estimating target information such as the angle of arrival. can occur

도 8은 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법에서의 샘플링 포인트 별 캐리어 주파수 변화에 따른 위상 변화를 나타낸다. 아래에서는 설명의 편의를 위하여, 주파수 변조 모델(801)이, 주어진 전송 시간 동안, 캐리어 주파수가 선형적으로 증가하는 패턴을 나타내는 예시를 설명한다. 예를 들어, 주파수 변조 모델(801)에서 샘플링 구간은 초기 주파수 f0로부터 대역폭 BW만큼 증가된 마지막 주파수 f0+BW까지 선형적으로 증가하는 구간일 수 있다. 대역폭 BW는 샘플링 구간에 대응하는 샘플링 대역폭으로서, 수학식 1에서 상술한 변조 대역폭 B보다 작을 수 있다. 레이더 센서에서 수신되는 레이더 반사 신호(802)는 상술한 캐리어 주파수에 대응하는 주파수를 나타낼 수 있다. 레이더 반사 신호(802)는 복수의 수신 안테나 소자들에 의해 개별적으로 센싱될 수 있다.8 illustrates a phase change according to a carrier frequency change for each sampling point in a radar signal processing method according to an embodiment. Hereinafter, for convenience of description, an example in which the frequency modulation model 801 represents a pattern in which the carrier frequency linearly increases during a given transmission time will be described. For example, in the frequency modulation model 801, the sampling period may be a linearly increasing period from the initial frequency f 0 to the last frequency f 0 +BW increased by the bandwidth BW. The bandwidth BW is a sampling bandwidth corresponding to the sampling period and may be smaller than the modulation bandwidth B described above in Equation (1). The radar reflection signal 802 received from the radar sensor may indicate a frequency corresponding to the aforementioned carrier frequency. The radar reflection signal 802 may be individually sensed by a plurality of receive antenna elements.

한 처프에 대응하는 레이더 반사 신호(802)는 동일한 타겟 지점으로부터 반사된 것이므로 왕복 지연 시간이 동일할 수 있다. 왕복 지연 시간이 동일하므로 레이더 신호 처리 장치는 해당 레이더 반사 신호(802)의 초기 시점, 중간 시점, 및 종료 시점에서 동일한 도래각을 산출해야 한다. 다만, 주파수의 변화로 인해 한 처프 내에서도 시간 흐름에 따라 위상 변화 W가 달라지므로, 도래각 추정을 위한 위상 성분에 에러(상술된 FM 기생 에러)가 발생할 수 있다.Since the radar reflection signal 802 corresponding to one chirp is reflected from the same target point, the round trip delay time may be the same. Since the round trip delay time is the same, the radar signal processing apparatus should calculate the same angle of arrival at the initial, intermediate, and end points of the corresponding radar reflection signal 802 . However, since the phase change W varies with time even within one chirp due to a change in frequency, an error (the FM parasitic error described above) may occur in the phase component for estimating the angle of arrival.

예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 제1 수신 안테나 소자, 제2 수신 안테나 소자, 및 제3 수신 안테나 소자의 각각을 통해 수신된 레이더 수신 신호와 레이더 송신 신호에 기초하여 제1 중간 주파수 신호(811), 제2 중간 주파수 신호(812), 및 제3 중간 주파수 신호(813)를 생성할 수 있다. 이때, 임의의 처프 내에서 초기 시점의 위상 변화(881), 중간 시점의 위상 변화(882), 및 종료 시점의 위상 변화(883)가 변화될 수 있다.For example, the radar signal processing apparatus may include a first intermediate frequency signal 811 based on a radar reception signal and a radar transmission signal received through each of the first reception antenna element, the second reception antenna element, and the third reception antenna element. ), a second intermediate frequency signal 812 , and a third intermediate frequency signal 813 may be generated. In this case, the phase change 881 of the initial time point, the phase change 882 of the intermediate time point, and the phase change 883 of the end time point within an arbitrary chirp may be changed.

일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치는 캐리어 주파수의 위상 정규화(phase normalization, 850)를 통해 위상이 정규화된 레이더 데이터를 생성할 수 있다. 도 8에서 y(t)는 중간 주파수 신호를 나타내고,

Figure pat00011
는 위상이 정규화된 레이더 데이터를 나타낸다. 위상이 정규화된 레이더 데이터의 제1 중간 주파수 신호(821), 제2 중간 주파수 신호(822), 및 제3 중간 주파수 신호(823)는, 도 8에 도시된 바와 같이 한 레이더 반사 신호(802)의 처프 주기 동안 동일한 위상 변화(891, 892, 893)를 나타낼 수 있다. 따라서 레이더 신호 처리 장치는 위상 정규화를 통해 FM 기생 에러를 제거할 수 있다.The radar signal processing apparatus according to an embodiment may generate phase-normalized radar data through phase normalization 850 of a carrier frequency. In Figure 8, y(t) represents the intermediate frequency signal,
Figure pat00011
denotes phase-normalized radar data. The first intermediate frequency signal 821 , the second intermediate frequency signal 822 , and the third intermediate frequency signal 823 of the phase-normalized radar data is a radar reflection signal 802 as shown in FIG. 8 . may exhibit the same phase changes 891, 892, and 893 during the chirp period of . Therefore, the radar signal processing apparatus may remove the FM parasitic error through phase normalization.

도 9는 일 실시예에 따른 중간 주파수 신호의 샘플링 과정을 나타낸다. 레이더 신호 처리 장치는 주파수 변조 모델에 기초하여 생성된 레이더 전송 신호(970) 및 레이더 전송 신호(970)가 표적에 의해 반사되어 수신된 레이더 수신 신호(980)에 기초하여 중간 주파수 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 레이더 전송 신호(970)의 주파수(907) 및 레이더 수신 신호(980)의 주파수(908) 간의 주파수 차이에 대응하는 중간 주파수 신호를 산출할 수 있다.9 illustrates a sampling process of an intermediate frequency signal according to an exemplary embodiment. The radar signal processing apparatus may obtain an intermediate frequency signal based on the radar transmission signal 970 and the radar transmission signal 970 generated based on the frequency modulation model and the received radar reception signal 980 being reflected by the target. have. For example, the radar signal processing apparatus may calculate an intermediate frequency signal corresponding to a frequency difference between the frequency 907 of the radar transmission signal 970 and the frequency 908 of the radar reception signal 980 .

레이더 신호 처리 장치는 중간 주파수 fIF를 직접 측정할 수는 없다. 레이더 신호 처리 장치는 레이더 수신 신호(980)의 신호 파형(981)을 측정하고, 미리 주어진 레이더 전송 신호(970)의 신호 파형(971) 및 측정된 레이더 수신 신호(980)의 신호 파형(981)에 기초하여 중간 주파수 신호를 생성할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 레이더 전송 신호(970) 및 레이더 수신 신호(980)의 주파수 혼합(frequency mixing, 950)(예를 들어, 곱(multiplication))으로부터 상술한 중간 주파수 신호를 산출할 수 있다.The radar signal processing unit cannot directly measure the intermediate frequency f IF . The radar signal processing apparatus measures the signal waveform 981 of the radar reception signal 980, the signal waveform 971 of the radar transmission signal 970 given in advance, and the signal waveform 981 of the measured radar reception signal 980 An intermediate frequency signal may be generated based on . The radar signal processing apparatus may calculate the above-described intermediate frequency signal from frequency mixing (eg, multiplication) of the radar transmission signal 970 and the radar reception signal 980 .

도 9에 도시된 ym(t)는 M개의 수신 안테나 소자들 중 제m 수신 안테나 소자에 의해 수신된 레이더 수신 신호(980) 및 레이더 전송 신호(970)에 대해 산출된 중간 주파수 신호를 나타낼 수 있다. M은 2이상의 정수이고, m은 1이상 M이하의 정수일 수 있다. 참고로, 도 9에서 레이더 전송 신호(970), 레이더 수신 신호(980), 및 중간 주파수 신호는 이해를 돕기 위해 실제보다 낮은 주파수로 도시되었을 뿐, 각 신호의 주파수를 도 9에 도시된 바로 한정하는 것은 아니다. y m (t) shown in FIG. 9 may represent an intermediate frequency signal calculated for the radar reception signal 980 and the radar transmission signal 970 received by the mth reception antenna element among the M reception antenna elements. have. M may be an integer of 2 or more, and m may be an integer of 1 or more and M or less. For reference, in FIG. 9 , the radar transmission signal 970 , the radar reception signal 980 , and the intermediate frequency signal are only shown as frequencies lower than the actual frequency for better understanding, and the frequencies of each signal are limited to those shown in FIG. 9 . is not doing

레이더 신호 처리 장치는 중간 주파수 신호를 복수의 샘플링 포인트들에서 샘플링함으로써 샘플링 데이터를 획득할 수 있다. 샘플링 데이터는 미리 정해진 샘플링 포인트들에서 획득된 샘플링 값들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 9을 참조하면, sm(i)는 i번째 샘플링 포인트에서 M개의 수신 안테나 소자들 중 제m 수신 안테나 소자에 의해 수신된 신호 세기를 샘플링한 값을 나타낼 수 있다. i는 샘플 인덱스, N은 중간 주파수 신호의 샘플링 개수로서, N은 1이상의 정수이고, i는 1이상 N 이하의 정수일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 샘플링 데이터에 기초하여 레이더 데이터가 결정될 수 있다. 예를 들어, 샘플링 데이터가 레이더 데이터로 결정되거나, 혹은 샘플링 데이터 관해 몇몇 처리가 수행되고 그 결과가 레이더 데이터로 결정될 수 있다.The radar signal processing apparatus may obtain sampling data by sampling the intermediate frequency signal at a plurality of sampling points. The sampling data may include sampling values obtained at predetermined sampling points. For example, referring to FIG. 9 , s m (i) may represent a value obtained by sampling a signal strength received by an m-th reception antenna element among M reception antenna elements at an i-th sampling point. i is a sample index, N is the sampling number of the intermediate frequency signal, N may be an integer greater than or equal to 1, and i may be an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to N. According to an embodiment, radar data may be determined based on the sampling data. For example, the sampling data may be determined as radar data, or some processing may be performed on the sampling data and the result may be determined as radar data.

도 9에 도시된 바와 같이, 레이더 전송 신호(970) 및 레이더 수신 신호(980)에서의 이러한 캐리어 주파수 변화로 인해, 각 샘플링 포인트마다 위상 변화가 달라질 수 있다. 상술한 샘플링 포인트 별 주파수 변화로 인해, 도 9에 도시된 바와 같이, 중간 주파수 신호의 주파수 및 위상이 고정되지 않고 달라질 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 9에서는 레이더 전송 신호(970)와 레이더 수신 신호(980) 사이에 소정의 시간 지연이 명백히 드러나도록 도시하였다. 그러나, 레이더 신호는 빛의 속도로 전파되므로, 이러한 시간 지연은 아주 작고 그에 따른 주파수 차이 또한 아주 작아, 주어진 샘플링 포인트에서 레이더 전송 신호(970)의 캐리어 주파수와 레이더 수신 신호(980)의 캐리어 주파수는 실질적으로 동일하게 간주될 수 있다.As shown in FIG. 9 , due to the carrier frequency change in the radar transmission signal 970 and the radar reception signal 980 , the phase change may vary for each sampling point. Due to the frequency change for each sampling point described above, as shown in FIG. 9 , the frequency and phase of the intermediate frequency signal are not fixed but may vary. For convenience of description, in FIG. 9 , a predetermined time delay between the radar transmission signal 970 and the radar reception signal 980 is shown clearly. However, since the radar signal propagates at the speed of light, this time delay is very small and the frequency difference is also very small, so the carrier frequency of the radar transmission signal 970 and the carrier frequency of the radar reception signal 980 at a given sampling point are can be considered substantially the same.

참고로 본 명세서에는 주로 레이더 신호를 처리하는 방법이 주로 설명되지만, 이로 한정하는 것은 아니다. 상술한 위상 정규화는, 신호 처리 방법을 수행하는 신호 처리 장치가 캐리어 주파수가 주파수 변조 모델에 따라 변화하는 전송 신호를 전송하고, 전송 신호가 타겟 지점으로부터 반사되어 수신된 반사 신호에 대해 일반적으로 적용될 수도 있다. 예를 들어, 전송 신호 및 반사 신호는 캐리어 주파수에 따른 파동을 가지고 전파되는 신호로서, 레이더 신호뿐만 아니라, 초음파 신호, 전자기파 신호, 및 광 신호 등일 수 있다.For reference, although a method of processing a radar signal is mainly described herein, the present disclosure is not limited thereto. The phase normalization described above may be generally applied to a reflected signal received by a signal processing apparatus performing a signal processing method transmitting a transmission signal whose carrier frequency varies according to a frequency modulation model, and the transmission signal being reflected from a target point. have. For example, the transmission signal and the reflected signal are signals propagated with a wave according to the carrier frequency, and may be not only a radar signal but also an ultrasonic signal, an electromagnetic wave signal, and an optical signal.

도 10은 일 실시예에 따른 위상 정규화를 통한 주파수 변조 기생 에러의 교정을 나타낸다. 상술된 것처럼 FMCW 방식에 따르면 시간의 흐름에 따라 캐리어 주파수가 변할 수 있으며, 이러한 캐리어 주파수의 변화를 반영하여 배열 안테나의 AF는 아래 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.10 illustrates correction of a frequency modulation parasitic error through phase normalization according to an embodiment. As described above, according to the FMCW method, the carrier frequency may change over time, and the AF of the array antenna may be defined as in Equation 7 below by reflecting the change in the carrier frequency.

Figure pat00012
Figure pat00012

수학식 7에서 n은 안테나 소자를 구분하기 위한 인덱스이다. n은 1 내지 N 사이의 정수 값을 가질 수 있다. N은 총 안테나 소자의 개수이다. kt는 시간 t에서의 파수(wave number)이다. d는 이웃한 두 안테나 소자들 간의 간격이다. φn은 n번째 안테나 소자의 피드라인 지연을 나타낸다. 수학식 7은 피드라인 에러가 제거된 상태의 AF를 나타내며, 피드라인 에러에 따른

Figure pat00013
성분이 제거된 것으로 표시되어 있다. 수학식 7의 kt는 아래 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.In Equation 7, n is an index for identifying antenna elements. n may have an integer value between 1 and N. N is the total number of antenna elements. k t is the wave number at time t. d is the distance between two adjacent antenna elements. φ n represents the feedline delay of the nth antenna element. Equation 7 represents AF in a state in which the feedline error is removed, and
Figure pat00013
Ingredients are marked as removed. k t in Equation 7 can be expressed as Equation 8 below.

Figure pat00014
Figure pat00014

수학식 8에서 fc는 캐리어 주파수를 나타내고, B는 변조 대역폭을 나타내고, Tchirp는 주파수 변조 모델에서 캐리어 주파수의 상승 구간의 시간 길이를 나타내고, c는 광속을 나타내고, λ는 파장을 나타내고, k는 파수를 나타내고, t는 시간을 나타낸다. 수학식 7 및 8에 따르면 λ 및 k는 시간 t에 의존적이다. 이는 FMCW의 주파주 변조 모델에 의한 것이며, 이에 따라 FM 기생 에러가 발생할 수 있다. 수학식 7 및 8에 위상 정규화가 적용되면, 수학식 9 및 10이 도출될 수 있다. 수학식 9 및 10에서 k는 상수에 해당하여, FM 기생 에러가 발생하지 않는다.In Equation 8, f c represents the carrier frequency, B represents the modulation bandwidth, T chirp represents the time length of the rising section of the carrier frequency in the frequency modulation model, c represents the speed of light, λ represents the wavelength, k denotes the wave number, and t denotes the time. According to Equations 7 and 8, λ and k are dependent on time t. This is due to the frequency modulation model of the FMCW, and accordingly, an FM parasitic error may occur. When phase normalization is applied to Equations 7 and 8, Equations 9 and 10 can be derived. In Equations 9 and 10, k corresponds to a constant, so that an FM parasitic error does not occur.

Figure pat00015
Figure pat00015

Figure pat00016
Figure pat00016

수학식 6의 위상 변화 W는 ω(τ)의 관점에서 아래 수학식 11과 같이 재정의될 수 있다.The phase change W of Equation 6 may be redefined as Equation 11 below in terms of ω(τ).

Figure pat00017
Figure pat00017

수학식 11에서 ω(τ)는 τ에 따른 위상 변화이다. τ는 샘플 인덱스(시간 인덱스)이다. FM 기생 에러는 도래각이 고정된 상태에서 캐리어 주파수가 변화함에 따라 발생하므로, ω(τ)를 규정함에 있어서, θ가 고정된 상태에서 λ가 변화하는 것으로 정의될 수 있다. θGT는 고정된 도래각을 나타낸다. 만약, θ가 변화하는 것으로 규정하는 경우, λ는 λ0로 고정될 수 있다. 이에 따라 수학식 12가 정의될 수 있다. 또한, 수학식 12에 따라 수학식 13이 정의될 수 있다.In Equation 11, ω(τ) is a phase change according to τ. τ is the sample index (time index). Since the FM parasitic error occurs as the carrier frequency changes while the angle of arrival is fixed, in defining ω(τ), it can be defined as changing λ while θ is fixed. θ GT represents a fixed angle of arrival. If it is defined that θ is changed, λ may be fixed as λ 0 . Accordingly, Equation 12 can be defined. Also, Equation 13 can be defined according to Equation 12.

Figure pat00018
Figure pat00018

Figure pat00019
Figure pat00019

수학식 8에 기초하여 f(τ)=fc+(B/Tchirp)τ로 나타낼 수 있고, 이를 수학식 13에 대입하여 τ에 따른 도래각의 변화가 계산될 수 있다. 예를 들어, 계산 결과에 따라 도 10의 선(1010)이 도출될 수 있다. 라인들(1010, 1020)은 샘플 인덱스에 따른 도래각을 나타낸다. 라인(1010)이 기울어진 것은, 시간의 흐름에 따라 도래각이 변화하고, FM 기생 에러가 존재한다는 것을 의미한다. 도래각의 변화를 보상하여 라인(1010)은 라인(1020)으로 변화시키기 위한 다양한 방법을 통해 위상 정규화가 수행될 수 있다.Based on Equation 8, it can be expressed as f(τ)=f c +(B/T chirp )τ, and by substituting this into Equation 13, a change in the angle of arrival according to τ can be calculated. For example, the line 1010 of FIG. 10 may be derived according to the calculation result. Lines 1010 and 1020 indicate the angle of arrival according to the sample index. The slope of the line 1010 means that the angle of arrival changes over time, and there is an FM parasitic error. Phase normalization may be performed through various methods for changing the line 1010 to the line 1020 by compensating for the change in the angle of arrival.

일 실시예에 따르면, 레이더 설계 파라미터(예: f(τ))를 참조하여 FM 기생 에러를 보상할 수 있다. 예를 들어, 샘플 인덱스(예: τ=0, 1, 2, ..., 511)에 따라 별도의 서브 방향 행렬이 설계될 수 있다. 따라서, 방향 행렬은 각각 서로 다른 샘플 인덱스에 대응하는 서브 방향 행렬들을 포함할 수 있다. 이 경우, 샘플 인덱스의 개수(예: 512개)에 대응하는 서브 방향 행렬들이 도출될 수 있다. 이때, 각 서브 방향 행렬의 방향 벡터들의 채널 별 위상 값들을 결정하기 위해 수학식 11이 이용될 수 있다.According to an embodiment, the FM parasitic error may be compensated by referring to a radar design parameter (eg, f(τ)). For example, a separate sub-direction matrix may be designed according to a sample index (eg, τ=0, 1, 2, ..., 511). Accordingly, the direction matrix may include sub-direction matrices corresponding to different sample indices, respectively. In this case, sub-direction matrices corresponding to the number of sample indices (eg, 512) may be derived. In this case, Equation 11 may be used to determine the phase values for each channel of the direction vectors of each sub-direction matrix.

예를 들어, 제1 샘플 인덱스를 위해 방향 행렬의 제1 서브 방향 행렬이 설계되고, 제2 샘플 인덱스를 위해 방향 행렬의 제2 서브 방향 행렬이 설계된 것을 가정할 수 있다. 이 경우, 실사용 과정에서 제1 샘플 인덱스에 대응하는 레이더 데이터의 제1 서브 레이더 데이터에 관해 제1 서브 방향 행렬이 이용되고, 제2 샘플 인덱스에 대응하는 레이더 데이터의 제2 서브 레이더 데이터에 관해 제2 서브 방향 행렬이 이용될 수 있다. 이하, 서브 레이더 데이터 및 서브 방향 행렬이 추가적으로 설명된다.For example, it may be assumed that a first sub-direction matrix of a direction matrix is designed for a first sample index and a second sub-direction matrix of a direction matrix is designed for a second sample index. In this case, in the actual use process, the first sub-direction matrix is used for the first sub-radar data of the radar data corresponding to the first sample index, and the second sub-radar data of the radar data corresponding to the second sample index is used. A second sub-direction matrix may be used. Hereinafter, sub-radar data and sub-direction matrix are further described.

예를 들어, 샘플링 데이터 Y는 아래 수학식 14과 같이 나타낼 수 있다. 샘플링 데이터 Y는 레이더 데이터에 대응할 수 있다.For example, the sampling data Y may be expressed as in Equation 14 below. The sampling data Y may correspond to radar data.

Figure pat00020
Figure pat00020

상술한 수학식 14에서 i는 샘플 인덱스, N은 샘플링 데이터의 샘플링 개수로서, N은 1이상의 정수이고, i는 1이상 N 이하의 정수일 수 있다. 레이더 센서의 안테나 어레이가 M개의 채널들을 형성하는 경우, 임의의 샘플 인덱스 i에 대응하는 i번째 샘플링 포인트에서의 샘플링 데이터 Y(i)는 하기 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다. 샘플링 데이터 Y(i)는 서브 레이더 데이터에 대응할 수 있다.In Equation 14, i is a sample index, N is a sampling number of sampling data, N may be an integer of 1 or more, and i may be an integer of 1 or more and N or less. When the antenna array of the radar sensor forms M channels, sampling data Y(i) at the i-th sampling point corresponding to an arbitrary sample index i may be expressed as in Equation 15 below. The sampling data Y(i) may correspond to sub-radar data.

Figure pat00021
Figure pat00021

상술한 수학식 15에서 sm(i)는 i번째 샘플링 포인트에서 M개의 서브 수신 안테나들 중 제m 서브 수신 안테나에 의해 수신된 신호 세기를 샘플링한 값을 나타낼 수 있다. M은 2이상의 정수이고, m은 1이상 M이하의 정수일 수 있다. 또한, 방향 행렬은 아래 수학식 14와 같이 나타낼 수 있고, 방향 행렬의 방향 벡터는 아래 수학식 17과 같이 나타낼 수 있다.In Equation 15, s m (i) may represent a value obtained by sampling the signal strength received by the m-th sub-receiving antenna among the M sub-receiving antennas at the i-th sampling point. M may be an integer of 2 or more, and m may be an integer of 1 or more and M or less. Also, the direction matrix may be expressed as Equation 14 below, and the direction vector of the direction matrix may be expressed as Equation 17 below.

Figure pat00022
Figure pat00022

Figure pat00023
Figure pat00023

상술한 수학식 16에서 방향 행렬 Afi는 방향 벡터 αfik)의 집합으로 표현될 수 있다. 여기서, K는 1이상의 정수이고, k는 1이상 K이하의 정수일 수 있다. 예를 들어, 레이더의 FoV가 180도이고, K는 512인 경우, 각도 분해능은 0.35도일 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, K가 180인 경우는 각도 분해능이 1도에 해당하고, K가 360인 경우에는 0.5도에 해당할 수 있다. 원하는 각도 분해능(예를 들어, 1도 이하)에 따라 K가 결정될 수 있다. 여기서, 샘플 인덱스 i의 변화에 따른 각각의 Afi(예: Af1, Af2, ..., AfN)는 서브 방향 행렬에 대응할 수 있다.In Equation 16, the direction matrix A fi may be expressed as a set of direction vectors α fik ). Here, K may be an integer of 1 or more, and k may be an integer of 1 or more and K or less. For example, when the FoV of the radar is 180 degrees and K is 512, the angular resolution may be 0.35 degrees. However, the present invention is not limited thereto, and when K is 180, the angular resolution corresponds to 1 degree, and when K is 360, it may correspond to 0.5 degrees. K may be determined according to the desired angular resolution (eg, 1 degree or less). Here, each A fi (eg, A f1 , A f2 , ..., A fN ) according to the change of the sample index i may correspond to a sub-direction matrix.

상술한 수학식 17에서 d는 레이더 안테나 소자들 간의 간격을 나타낸다.

Figure pat00024
는 i번째 샘플 인덱스에서의 캐리어 주파수에 대응하는 파장을 나타내고,
Figure pat00025
는 Afi에서 k번째 방향 각도를 나타낼 수 있다.
Figure pat00026
는 주파수 변조 모델의 i번째 샘플 인덱스에 대응하는 캐리어 주파수에서 방향 각도
Figure pat00027
에 대응하는 방향 벡터를 나타낸다.In Equation 17, d denotes an interval between radar antenna elements.
Figure pat00024
represents the wavelength corresponding to the carrier frequency in the i-th sample index,
Figure pat00025
may represent the k-th direction angle in A fi .
Figure pat00026
is the direction angle at the carrier frequency corresponding to the i-th sample index of the frequency modulation model.
Figure pat00027
represents the direction vector corresponding to .

참고로, Afi는 K개의 행 및 M개의 열로 구성되는 K x M 행렬일 수 있다. 상술한 수학식 16에 따른 방향 행렬 Afi 및 수학식 15에 따른 Y(i) 간의 행렬 곱 결과 AfiY(i)는 K x 1 차원의 벡터로서 산출될 수 있다. 행렬 곱 결과 AfiY(i)에서 k번째 행의 원소는 Y(i)의 도래각이 k번째 스티어링 각도

Figure pat00028
일 확률에 대응하는 값으로서 도래각 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, i번째 샘플링 데이터(서브 레이더 데이터에 대응) Y(i)와 i번째 방향 행렬(서브 방향 행렬에 대응) Afi 간의 연산 결과는 i번째 샘플링 데이터(서브 레이더 데이터에 대응) Y(i)에 관한 도래각 정보에 해당할 수 있다.For reference, A fi may be a K x M matrix including K rows and M columns. A matrix multiplication result A fi Y(i) between the direction matrix A fi according to Equation 16 and Y(i) according to Equation 15 may be calculated as a K×1-dimensional vector. As a result of matrix multiplication , the k-th row element in A fi Y(i) is the angle of arrival of Y(i) equals the k-th steering angle.
Figure pat00028
The angle of arrival information may be represented as a value corresponding to one probability. For example, the operation result between the i-th sampling data (corresponding to the sub-radar data) Y(i) and the i-th direction matrix (corresponding to the sub-direction matrix) A fi is the i-th sampling data (corresponding to the sub-radar data) Y( It may correspond to angle of arrival information about i).

도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 소자 빔 패턴 에러의 교정을 나타낸다. 배열 안테나의 빔 패턴은 아래 수학식 18과 같이 정의될 수 있다.11 and 12 illustrate correction of device beam pattern errors according to an exemplary embodiment. The beam pattern of the array antenna may be defined as in Equation 18 below.

Figure pat00029
Figure pat00029

수학식 18을 참조하면, 피드라인 에러가 제거되고, FM 기생 에러가 제거된 후, 배열 안테나의 빔 패턴은 AF(Array Factor) 성분과 EP(Element Pattern) 성분으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 상술된 것처럼, 피드라인 에러는 교정 벡터를 통해 제거될 수 있고, FM 기생 에러는 방향 행렬의 특화된 설계를 통해 제거될 수 있다.Referring to Equation 18, after the feed line error is removed and the FM parasitic error is removed, the beam pattern of the array antenna may be classified into an Array Factor (AF) component and an Element Pattern (EP) component. For example, as described above, the feedline error can be removed through a calibration vector, and the FM parasitic error can be removed through a specialized design of the direction matrix.

각 안테나 소자가 동일한 EP를 갖는다고 가정하면, 다시 말해 EP=EP1=...=EPN이라고 가정하면(여기서, N은 안테나 소자의 개수), 도 11과 같은 안테나 패턴에 관한 그래프들이 획득될 수 있다. 도 11에서, 그래프(1110)는 EP에 대응하고, 그래프(1120)는 AF에 대응하고, 그래프(1130)는 BP(Beam Pattern)에 대응한다. 도 11을 참조하면, 빔 패턴은 온전히 AF에 따라 형성되는 것이 아니라, EP의 영향을 받게 되고, 이 과정에서 레이더 데이터에 EP에 의한 에러가 포함될 수 있다. 이와 같은 에러는 EBP 에러로 지칭될 수 있다.Assuming that each antenna element has the same EP, that is, EP=EP 1 =...=EP N (where N is the number of antenna elements), graphs regarding the antenna pattern as shown in FIG. 11 are obtained can be In FIG. 11 , a graph 1110 corresponds to EP, a graph 1120 corresponds to AF, and a graph 1130 corresponds to a beam pattern (BP). Referring to FIG. 11 , a beam pattern is not completely formed according to AF, but is influenced by EP, and in this process, an error due to EP may be included in radar data. Such an error may be referred to as an EBP error.

일 실시예에 따르면, EBP 에러의 교정을 위해 EBP 에러 모델이 이용될 수 있다. EBP 에러 모델은 각도 별 EBP 에러 값들을 나타낼 수 있다. EBP 에러 모델은 테스트를 통해 측정된 기초 각도(base angle)들에 대한 EBP 에러 값들에 기초하여 다른 각도들에 대한 EBP 에러 값들을 추정하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 다른 EBP 에러 값들은 다항 회귀(Polynomial Regression, PR)나 다양한 보간(interpolation), 피팅(fitting) 기법을 통해 추정될 수 있다.According to an embodiment, the EBP error model may be used for correction of the EBP error. The EBP error model may represent EBP error values for each angle. The EBP error model may be generated by estimating EBP error values for other angles based on EBP error values for base angles measured through a test. For example, different EBP error values may be estimated through polynomial regression (PR) or various interpolation and fitting techniques.

예를 들어, 몇몇 기초 각도들(예: -40도, 0도, 40도)에 관한 레퍼런스 데이터를 측정하여 기초 EBP 에러가 결정될 수 있다. 레퍼런스 데이터의 피드라인 에러는 교정 벡터를 통해 교정될 수 있고, 교정된 레퍼런스 데이터와 샘플 인덱스 별 서브 방향 행렬들 간의 비교를 통해, EBP 에러가 결정될 수 있다. 예를 들어, 교정된 레퍼런스 데이터는 -60도의 표적을 통해 획득된 것인데, 서브 방향 행렬과 비교해보니 도래각이 -58도로 추정된다면, -58도의 도래각에 관한 EBP 에러는 2도로 결정될 수 있다.For example, the basic EBP error may be determined by measuring reference data for several basic angles (eg, -40 degrees, 0 degrees, 40 degrees). A feedline error of the reference data may be corrected through a calibration vector, and an EBP error may be determined through comparison between the corrected reference data and sub-direction matrices for each sample index. For example, if the corrected reference data is obtained through a target of -60 degrees, and the angle of arrival is estimated to be -58 degrees by comparison with the sub-direction matrix, the EBP error for the angle of arrival of -58 degrees can be determined to be 2 degrees.

이와 같이 몇몇 기초 각도들에 관한 기초 EBP 에러들이 결정되면, 이들에 기초한 다항 회귀나 피팅을 수행하여 EBP 에러 모델이 획득될 수 있다. EBP 에러 모델을 통해 요구 분해능에 대응하는 에러 값들이 획득될 수 있다. 도 12의 그래프들(1210 내지 1230)은 레퍼런스 데이터에 기초하여 다항 회귀를 2회, 3회, 4회 반복하여 수행한 결과를 나타내며, 그래프들(1210 내지 1230) 각각의 라인은 EBP 에러 모델에 대응할 수 있다.When the basic EBP errors with respect to some basic angles are determined as described above, an EBP error model may be obtained by performing polynomial regression or fitting based on them. Error values corresponding to the required resolution may be obtained through the EBP error model. The graphs 1210 to 1230 of FIG. 12 show the results of repeating the polynomial regression twice, three times, and four times based on the reference data, and each line of the graphs 1210 to 1230 is the EBP error model. can respond

몇몇 기초 EBP 에러들에 기초하여 EBP 에러 모델이 추정될 수 있는 것은, 그 전에 피드라인 에러 및 FM 기생 에러가 제거되었기 때문이다. 만약, 피드라인 에러 및 FM 기생 에러가 존재하는 상태에서 몇몇 기초 EBP 에러들에 기초하여 EBP 에러 모델이 추정된 경우, EBP 에러 모델이 성공적으로 추정될 수 없다. 이 경우, 요구 분해능에 맞추어 각각의 레퍼런스 데이터를 확보하는 과정이 필요하며, 이 과정은 매우 정밀해야 하므로 많은 노력이 요구된다. 따라서, 실시예들에 따른 EBP 에러 모델은 이와 같은 수고를 경감시킬 수 있다.The reason that the EBP error model can be estimated based on some basic EBP errors is that the feedline error and FM parasitic error have been removed before that. If the EBP error model is estimated based on some basic EBP errors in the presence of the feedline error and the FM parasitic error, the EBP error model cannot be successfully estimated. In this case, it is necessary to secure each reference data according to the required resolution, and since this process must be very precise, a lot of effort is required. Accordingly, the EBP error model according to the embodiments may reduce such effort.

EBP 에러 모델은 다양한 방법으로 활용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 실사용 과정에서, 교정 벡터로 교정된 레이더 데이터와 샘플 인덱스 별 서브 방향 행렬들에 기초하여 초기 도래각이 도출되면, EBP 에러 모델에 규정된 도래각과 EBP 에러 간의 매칭 관계를 통해 초기 도래각을 교정하여 최종 도래각을 추정할 수 있다. 보다 구체적으로, 레이더 신호 처리 장치는 EBP 에러 모델에 기초하여 초기 도래각에 매칭된 EBP 에러 값을 결정하고, 결정된 EBP 에러 값으로 초기 도래각을 교정하여 최종 도래각을 추정할 수 있다. 초기 도래각의 교정은 EBP 에러의 추정 과정에 역으로 수행될 수 있다. 일례로, 교정된 레이더 데이터와 서브 방향 행렬들에 기초하여 -58도의 초기 도래각이 도출되었고, -58도의 도래각에 관한 EBP 에러가 2도인 경우, 최종 도래각은 -60도로 추정될 수 있다.The EBP error model can be utilized in various ways. According to an embodiment, when the initial angle of arrival is derived based on the sub-direction matrices for each sample index and the radar data calibrated by the calibration vector in the course of actual use, the matching relationship between the angle of arrival defined in the EBP error model and the EBP error is obtained. It is possible to estimate the final angle of arrival by correcting the initial angle of arrival. More specifically, the radar signal processing apparatus may determine an EBP error value matched to the initial angle of arrival based on the EBP error model, and may estimate the final angle of arrival by correcting the initial angle of arrival with the determined EBP error value. The correction of the initial angle of arrival may be performed inversely to the process of estimating the EBP error. As an example, based on the corrected radar data and sub-direction matrices, an initial angle of arrival of -58 degrees is derived, and if the EBP error for an angle of arrival of -58 degrees is 2 degrees, the final angle of arrival can be estimated as -60 degrees. .

도 13은 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 나타낸다. 도 13을 참조하면, 레이더 신호 처리 장치는 단계(1310)에서 주파수 변조 모델에 기초하여 레이더 센서의 배열 안테나를 통해 전송된 레이더 전송 신호 및 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되어 배열 안테나를 통해 수신된 레이더 수신 신호에 기초하여, 레이더 데이터를 생성하고, 단계(1320)에서 배열 안테나의 채널들 간의 피드라인 지연의 차이에 따른 피드라인 에러를 교정하는 교정 벡터를 이용하여 레이더 데이터를 교정하고, 단계(1330)에서 주파수 변조 모델의 주파수 변조 특성에 따른 교정된 레이더 데이터의 위상 쉬프트가 반영된 방향 행렬을 이용하여 교정된 레이더 데이터에 대응하는 도래각을 추정한다. 상술된 것처럼, 교정 벡터로 위상 시프트(FM 기생 에러)까지 교정되지 않는다. 예를 들어, 위상 시프트는 샘플 인덱스 별 서브 방향 행렬들로 교정될 수 있다. 교정된 레이더 데이터의 위상 쉬프트가 반영된 방향 행렬은 이러한 서브 방향 행렬들에 대응할 수 있다. 그 밖에, 레이더 신호 처리 방법에는 도 1 내지 도 12 및 도 14를 통해 설명된 사항이 적용될 수 있다.13 illustrates a radar signal processing method according to an embodiment. Referring to FIG. 13 , the radar signal processing apparatus receives a radar transmission signal and a radar transmission signal transmitted through an array antenna of a radar sensor based on a frequency modulation model in step 1310, which are reflected by a target and received through the array antenna. Based on the radar received signal, the radar data is generated, and in step 1320, the radar data is calibrated using a correction vector that corrects the feedline error according to the difference in the feedline delay between the channels of the array antenna, step ( 1330), an angle of arrival corresponding to the corrected radar data is estimated using a direction matrix in which a phase shift of the corrected radar data according to the frequency modulation characteristic of the frequency modulation model is reflected. As mentioned above, it is not corrected until the phase shift (FM parasitic error) with the correction vector. For example, the phase shift may be corrected with sub-direction matrices for each sample index. The direction matrix in which the phase shift of the corrected radar data is reflected may correspond to these sub-direction matrices. In addition, the matters described with reference to FIGS. 1 to 12 and 14 may be applied to the radar signal processing method.

도 14는 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타낸다. 도 14를 참조하면, 전자 장치(1400)는 위에서 설명한 레이더 신호 처리 방법을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1400)는 도 2의 레이더 처리 장치(200)를 기능적으로 및/또는 구조적으로 포함할 수 있다. 전자 장치(1400)는, 예를 들어 이미지 처리 장치, 스마트폰, 웨어러블 기기(wearable device), 태블릿 컴퓨터, 넷북, 랩탑, 데스크탑, PDA(personal digital assistant), HMD(head mounted display), 차량(예: 자율 주행 차량), 및 차량에 장착되는 주행 보조 장치일 수 있다.14 illustrates an electronic device according to an embodiment. Referring to FIG. 14 , the electronic device 1400 may perform the radar signal processing method described above. For example, the electronic device 1400 may functionally and/or structurally include the radar processing device 200 of FIG. 2 . The electronic device 1400 is, for example, an image processing device, a smartphone, a wearable device, a tablet computer, a netbook, a laptop, a desktop, a personal digital assistant (PDA), a head mounted display (HMD), a vehicle (eg, : autonomous driving vehicle), and a driving assistance device mounted on the vehicle.

도 14를 참조하면, 전자 장치(1400)는 프로세서(1410), 저장 장치(1420), 카메라(1430), 입력 장치(1440), 출력 장치(1450) 및 네트워크 인터페이스(1460)를 포함할 수 있다. 프로세서(1410), 저장 장치(1420), 카메라(1430), 입력 장치(1440), 출력 장치(1450) 및 네트워크 인터페이스(1460)는 통신 버스(1470)를 통해 서로 통신할 수 있다.Referring to FIG. 14 , an electronic device 1400 may include a processor 1410 , a storage device 1420 , a camera 1430 , an input device 1440 , an output device 1450 , and a network interface 1460 . . The processor 1410 , the storage device 1420 , the camera 1430 , the input device 1440 , the output device 1450 , and the network interface 1460 may communicate with each other through the communication bus 1470 .

프로세서(1410)는 전자 장치(1400) 내에서 실행하기 위한 기능 및 인스트럭션들을 실행한다. 예를 들어, 프로세서(1410)는 저장 장치(1420)에 저장된 인스트럭션들을 처리할 수 있다. 프로세서(1410)는 도 1 내지 도 13을 통하여 전술한 하나 이상의 동작을 수행할 수 있다.The processor 1410 executes functions and instructions for execution in the electronic device 1400 . For example, the processor 1410 may process instructions stored in the storage device 1420 . The processor 1410 may perform one or more operations described above with reference to FIGS. 1 to 13 .

저장 장치(1420)는 프로세서의 실행에 필요한 정보 내지 데이터를 저장한다. 예를 들어, 미리 계산된 위상 정규화 행렬이 저장 장치(1420)에 저장될 수 있다. 저장 장치(1420)는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 또는 컴퓨터 판독가능한 저장 장치를 포함할 수 있다. 저장 장치(1420)는 프로세서(1410)에 의해 실행하기 위한 인스트럭션들을 저장할 수 있고, 전자 장치(1400)에 의해 소프트웨어 또는 애플리케이션이 실행되는 동안 관련 정보를 저장할 수 있다. The storage device 1420 stores information or data necessary for the execution of the processor. For example, the pre-calculated phase normalization matrix may be stored in the storage device 1420 . The storage device 1420 may include a computer-readable storage medium or a computer-readable storage device. The storage device 1420 may store instructions for execution by the processor 1410 , and may store related information while the software or application is executed by the electronic device 1400 .

카메라(1430)는 복수의 이미지 프레임들로 구성되는 이미지를 캡쳐할 수 있다. 예를 들어, 카메라(1430)는 프레임 이미지를 생성할 수 있다.The camera 1430 may capture an image composed of a plurality of image frames. For example, the camera 1430 may generate a frame image.

입력 장치(1440)는 촉각, 비디오, 오디오 또는 터치 입력을 통해 사용자로부터 입력을 수신할 수 있다. 입력 장치(1440)는 키보드, 마우스, 터치 스크린, 마이크로폰, 또는 사용자로부터 입력을 검출하고, 검출된 입력을 전달할 수 있는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다.The input device 1440 may receive an input from the user through tactile, video, audio, or touch input. Input device 1440 may include a keyboard, mouse, touch screen, microphone, or any other device capable of detecting input from a user and communicating the detected input.

출력 장치(1450)는 시각적, 청각적 또는 촉각적인 채널을 통해 사용자에게 전자 장치(1400)의 출력을 제공할 수 있다. 출력 장치(1450)는 예를 들어, 디스플레이, 터치 스크린, 스피커, 진동 발생 장치 또는 사용자에게 출력을 제공할 수 있는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(1460)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 외부 장치와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면 출력 장치(1450)는 레이더 데이터를 처리한 결과 등을 시각 정보(visual information), 청각 정보(auditory information), 및 촉각 정보(haptic information) 중 적어도 하나를 이용하여 사용자에게 제공할 수 있다.The output device 1450 may provide an output of the electronic device 1400 to the user through a visual, auditory, or tactile channel. Output device 1450 may include, for example, a display, a touch screen, a speaker, a vibration generating device, or any other device capable of providing output to a user. The network interface 1460 may communicate with an external device through a wired or wireless network. According to an embodiment, the output device 1450 provides a result of processing the radar data to the user using at least one of visual information, auditory information, and haptic information. can

예를 들어, 전자 장치(1400)가 차량에 장착된 경우, 전자 장치(1400)는 레이더 이미지 맵을 디스플레이를 통해 시각화할 수 있다. 다른 예를 들어, 전자 장치(1400)는 도래각 정보, 거리 정보, 및/또는 레이더 이미지 맵에 기초하여 장치(1400)가 장착된 차량의 속도, 가속도, 및 조향 중 적어도 하나를 변경할 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 전자 장치(1400)는 ACC, AEB, BSD, LCA 및 자체 측위(ego-localization) 등의 기능을 수행할 수 있다. 전자 장치(1400)는 이러한 차량의 제어를 위한 제어 계통(control system)을 구조적 및/또는 기능적으로 포함할 수 있다.For example, when the electronic device 1400 is mounted in a vehicle, the electronic device 1400 may visualize the radar image map through the display. As another example, the electronic device 1400 may change at least one of speed, acceleration, and steering of a vehicle equipped with the device 1400 based on angle of arrival information, distance information, and/or a radar image map. However, the present invention is not limited thereto, and the electronic device 1400 may perform functions such as ACC, AEB, BSD, LCA, and ego-localization. The electronic device 1400 may structurally and/or functionally include a control system for controlling the vehicle.

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 in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices 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.Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over 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 with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

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.

Claims (20)

주파수 변조 모델에 기초하여 레이더 센서의 배열 안테나를 통해 전송된 레이더 전송 신호 및 상기 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되어 상기 배열 안테나를 통해 수신된 레이더 수신 신호에 기초하여, 레이더 데이터를 생성하는 단계;
상기 배열 안테나의 채널들 간의 피드라인 지연의 차이에 따른 피드라인 에러를 교정하는 교정 벡터를 이용하여 상기 레이더 데이터를 교정하는 단계; 및
상기 주파수 변조 모델의 주파수 변조 특성에 따른 상기 교정된 레이더 데이터의 위상 쉬프트가 반영된 방향 행렬을 이용하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 도래각을 추정하는 단계
를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
generating radar data based on a radar transmission signal transmitted through an array antenna of a radar sensor based on a frequency modulation model and a radar reception signal reflected by a target and received through the array antenna;
calibrating the radar data using a calibration vector for correcting a feedline error according to a difference in feedline delay between channels of the array antenna; and
estimating an angle of arrival corresponding to the corrected radar data using a direction matrix in which a phase shift of the corrected radar data according to the frequency modulation characteristic of the frequency modulation model is reflected
A radar signal processing method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 레이더 수신 신호가 상기 레이더 센서의 정면에 위치한 표적으로부터 수신된 경우, 상기 교정 벡터는 상기 레이더 데이터의 상기 채널들에 관한 위상 성분들이 서로 동일한 값을 가지도록 상기 레이더 데이터를 교정하는,
레이더 신호 처리 방법.
According to claim 1,
When the radar reception signal is received from a target located in front of the radar sensor, the calibration vector corrects the radar data so that phase components of the channels of the radar data have the same value.
Radar signal processing method.
제1항에 있어서,
상기 방향 행렬은 각각 서로 다른 샘플 인덱스에 대응하는 서브 방향 행렬들을 포함하는,
레이더 신호 처리 방법.
According to claim 1,
The direction matrix includes sub-direction matrices corresponding to different sample indices, respectively,
Radar signal processing method.
제3항에 있어서,
상기 도래각을 추정하는 단계는
상기 서브 방향 행렬들 중에 제1 샘플 인덱스에 대응하는 제1 서브 방향 행렬을 획득하는 단계; 및
상기 제1 서브 방향 행렬을 이용하여, 상기 교정된 레이더 데이터에서 상기 제1 샘플 인덱스에 대응하는 제1 서브 레이더 데이터의 제1 도래각을 추정하는 단계를 포함하는,
레이더 신호 처리 방법.
4. The method of claim 3,
The step of estimating the angle of arrival is
obtaining a first sub-direction matrix corresponding to a first sample index from among the sub-direction matrices; and
estimating a first angle of arrival of first sub-radar data corresponding to the first sample index in the corrected radar data by using the first sub-direction matrix,
Radar signal processing method.
제1항에 있어서,
상게 레이더 데이터를 생성하는 단계는
상기 레이더 전송 신호 및 상기 레이더 수신 신호에 기초하여 생성된 중간 주파수 신호를 샘플링하여 상기 레이더 데이터를 생성하는 단계를 포함하는,
레이더 신호 처리 방법.
According to claim 1,
The step of generating the radar data is
Sampling an intermediate frequency signal generated based on the radar transmission signal and the radar reception signal to generate the radar data,
Radar signal processing method.
제1항에 있어서,
상기 도래각을 추정하는 단계는
상기 배열 안테나의 빔 패턴에 대한 상기 배열 안테나의 안테나 소자의 빔 패턴의 영향으로 발생하는 소자 빔 패턴(Element Beam Pattern, EBP) 에러를 교정하는 단계를 포함하는, 레이더 신호 처리 방법.
According to claim 1,
The step of estimating the angle of arrival is
and correcting an element beam pattern (EBP) error that occurs due to an effect of a beam pattern of an antenna element of the array antenna on a beam pattern of the array antenna.
제1항에 있어서,
상기 도래각을 추정하는 단계는
상기 방향 행렬을 이용하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 초기 도래각을 추정하는 단계; 및
상기 초기 도래각에 포함된 상기 배열 안테나의 빔 패턴에 대한 상기 배열 안테나의 안테나 소자의 빔 패턴의 영향에 의한EBP 에러를 제거하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 최종 도래각을 추정하는 단계
를 포함하는, 레이더 신호 처리 방법.
According to claim 1,
The step of estimating the angle of arrival is
estimating an initial angle of arrival corresponding to the corrected radar data using the direction matrix; and
estimating a final angle of arrival corresponding to the corrected radar data by removing an EBP error caused by an effect of a beam pattern of an antenna element of the array antenna on a beam pattern of the array antenna included in the initial angle of arrival
Including, radar signal processing method.
제7항에 있어서,
상기 최종 도래각을 추정하는 단계는
각도 별 EBP 에러 값들을 나타내는 EBP 에러 모델에 기초하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 상기 초기 도래각에 관한 EBP 에러 값을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 EBP 에러 값으로 상기 초기 도래각을 교정하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 상기 최종 도래각을 추정하는 단계
를 포함하는, 레이더 신호 처리 방법.
8. The method of claim 7,
The step of estimating the final angle of arrival is
determining an EBP error value with respect to the initial angle of arrival corresponding to the corrected radar data based on an EBP error model indicating EBP error values for each angle; and
estimating the final angle of arrival corresponding to the corrected radar data by correcting the initial angle of arrival with the determined EBP error value
Including, radar signal processing method.
제8항에 있어서,
상기 EBP 에러 모델은
테스트를 통해 측정된 기초 각도들에 대한 EBP 에러 값들에 기초하여 다른 각도들에 대한 EBP 에러 값들을 추정하여 생성되는,
레이더 신호 처리 방법.
9. The method of claim 8,
The EBP error model is
Generated by estimating EBP error values for other angles based on EBP error values for basic angles measured through a test,
Radar signal processing method.
제1항에 있어서,
상기 레이더 전송 신호는 상기 주파수 변조 모델에 기초하여 캐리어 주파수가 변조된 처프 신호를 포함하는,
레이더 신호 처리 방법.
According to claim 1,
The radar transmission signal includes a chirp signal in which a carrier frequency is modulated based on the frequency modulation model,
Radar signal processing method.
제10항에 있어서,
상기 레이더 수신 신호는 상기 배열 안테나의 수신 안테나 소자들을 통해 수신되고, 상기 수신 안테나 소자들에 기초하여 상기 채널들이 형성되는,
레이더 신호 처리 방법.
11. The method of claim 10,
The radar reception signal is received through reception antenna elements of the array antenna, and the channels are formed based on the reception antenna elements,
Radar signal processing method.
제1항에 있어서,
상기 레이더 데이터에 기초하여 상기 표적에 관한 거리 및 속도 중 적어도 하나를 더 추정하는 단계
를 더 포함하고,
상기 도래각, 상기 거리, 상기 속도 중 적어도 하나에 기초하여 레이더 신호 처리 장치가 장착된 차량이 제어되는,
레이더 신호 처리 방법.
According to claim 1,
further estimating at least one of a distance and a speed with respect to the target based on the radar data;
further comprising,
a vehicle equipped with a radar signal processing device is controlled based on at least one of the angle of arrival, the distance, and the speed;
Radar signal processing method.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 명령어를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.13. A computer-readable recording medium storing one or more computer programs including instructions for performing the method of any one of claims 1 to 12. 주파수 변조 모델에 기초하여 배열 안테나를 통해 레이더 전송 신호를 전송하고, 상기 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되면 상기 배열 안테나를 통해 레이더 수신 신호를 수신하는 레이더 센서; 및
상기 레이더 전송 신호 및 상기 레이더 수신 신호에 기초하여 레이더 데이터를 생성하고, 상기 배열 안테나의 채널들 간의 피드라인 지연의 차이에 따른 피드라인 에러를 교정하는 교정 벡터를 이용하여 상기 레이더 데이터를 교정하고, 상기 주파수 변조 모델의 주파수 변조 특성에 따른 상기 교정된 레이더 데이터의 위상 쉬프트가 반영된 방향 행렬을 이용하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 도래각을 추정하는 프로세서
를 포함하는 레이더 신호 처리 장치.
a radar sensor for transmitting a radar transmission signal through an array antenna based on a frequency modulation model, and receiving a radar reception signal through the array antenna when the radar transmission signal is reflected by a target; and
generating radar data based on the radar transmission signal and the radar reception signal, and correcting the radar data using a correction vector that corrects a feedline error according to a difference in feedline delay between channels of the array antenna; A processor for estimating an angle of arrival corresponding to the corrected radar data using a direction matrix in which a phase shift of the corrected radar data according to the frequency modulation characteristic of the frequency modulation model is reflected
A radar signal processing device comprising a.
제14항에 있어서,
상기 레이더 수신 신호가 상기 레이더 센서의 정면에 위치한 표적으로부터 수신된 경우, 상기 교정 벡터는 상기 레이더 데이터의 상기 채널들에 관한 위상 성분들이 서로 동일한 값을 가지도록 상기 레이더 데이터를 교정하는,
레이더 신호 처리 장치.
15. The method of claim 14,
When the radar reception signal is received from a target located in front of the radar sensor, the calibration vector corrects the radar data so that phase components of the channels of the radar data have the same value.
Radar signal processing unit.
제14항에 있어서,
상기 방향 행렬은
각각 서로 다른 샘플 인덱스에 대응하는 서브 방향 행렬들을 포함하고,
상기 프로세서는
상기 서브 방향 행렬들 중에 제1 샘플 인덱스에 대응하는 제1 서브 방향 행렬을 획득하고, 상기 제1 서브 방향 행렬을 이용하여, 상기 교정된 레이더 데이터에서 상기 제1 샘플 인덱스에 대응하는 제1 서브 레이더 데이터의 제1 도래각을 추정하는,
레이더 신호 처리 장치.
15. The method of claim 14,
The direction matrix is
Each includes sub-direction matrices corresponding to different sample indices,
the processor is
Obtaining a first sub-direction matrix corresponding to a first sample index from among the sub-direction matrices, and using the first sub-direction matrix, a first sub-radar corresponding to the first sample index in the corrected radar data estimating the first angle of arrival of the data;
Radar signal processing unit.
제14항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 배열 안테나의 빔 패턴에 대한 상기 배열 안테나의 안테나 소자의 빔 패턴의 영향으로 발생하는 소자 빔 패턴(Element Beam Pattern, EBP) 에러를 교정하는,
레이더 신호 처리 장치.
15. The method of claim 14,
the processor is
Correcting an element beam pattern (Element Beam Pattern, EBP) error that occurs due to the effect of the beam pattern of the antenna element of the array antenna on the beam pattern of the array antenna,
Radar signal processing unit.
주파수 변조 모델에 기초하여 배열 안테나를 통해 레이더 전송 신호를 전송하고, 상기 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되면 상기 배열 안테나를 통해 레이더 수신 신호를 수신하는 레이더 센서;
상기 레이더 전송 신호 및 상기 레이더 수신 신호에 기초하여 레이더 데이터를 생성하고, 상기 배열 안테나의 채널들 간의 피드라인 지연의 차이에 따른 피드라인 에러를 교정하는 교정 벡터를 이용하여 상기 레이더 데이터를 교정하고, 상기 주파수 변조 모델의 주파수 변조 특성에 따른 상기 교정된 레이더 데이터의 위상 쉬프트가 반영된 방향 행렬을 이용하여 상기 교정된 레이더 데이터에 대응하는 도래각을 추정하는 프로세서; 및
상기 도래각에 기초하여 차량을 제어하는 제어 계통
을 포함하는 차량.
a radar sensor for transmitting a radar transmission signal through an array antenna based on a frequency modulation model, and receiving a radar reception signal through the array antenna when the radar transmission signal is reflected by a target;
generating radar data based on the radar transmission signal and the radar reception signal, and correcting the radar data using a correction vector that corrects a feedline error according to a difference in feedline delay between channels of the array antenna; a processor for estimating an angle of arrival corresponding to the calibrated radar data using a direction matrix in which a phase shift of the calibrated radar data according to the frequency modulation characteristic of the frequency modulation model is reflected; and
A control system that controls the vehicle based on the angle of arrival
vehicle including.
제18항에 있어서,
상기 방향 행렬은
각각 서로 다른 샘플 인덱스에 대응하는 서브 방향 행렬들을 포함하고,
상기 프로세서는
상기 서브 방향 행렬들 중에 제1 샘플 인덱스에 대응하는 제1 서브 방향 행렬을 획득하고, 상기 제1 서브 방향 행렬을 이용하여, 상기 교정된 레이더 데이터에서 상기 제1 샘플 인덱스에 대응하는 제1 서브 레이더 데이터의 제1 도래각을 추정하는,
차량.
19. The method of claim 18,
The direction matrix is
Each includes sub-direction matrices corresponding to different sample indices,
the processor is
Obtaining a first sub-direction matrix corresponding to a first sample index from among the sub-direction matrices, and using the first sub-direction matrix, a first sub-radar corresponding to the first sample index in the corrected radar data estimating the first angle of arrival of the data;
vehicle.
제18항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 배열 안테나의 빔 패턴에 대한 상기 배열 안테나의 안테나 소자의 빔 패턴의 영향으로 발생하는 소자 빔 패턴(Element Beam Pattern, EBP) 에러를 교정하는,
차량.
19. The method of claim 18,
the processor is
Correcting an element beam pattern (Element Beam Pattern, EBP) error that occurs due to the effect of the beam pattern of the antenna element of the array antenna on the beam pattern of the array antenna,
vehicle.
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