KR20210156561A - Radar apparatus and method for measuring distance of target using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이더 장치 및 이를 이용한 타겟 거리 측정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다중 위상 변환 구조를 기반으로 동작하는 간섭계 레이더(Interferometric Radar)에서 타겟과의 거리에 따라 송수신 레이더 신호의 주파수를 가변시킴으로써 좁은 대역폭을 사용함에도 정밀한 거리 측정이 가능한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a radar device and a method for measuring a target distance using the same, and more particularly, by varying the frequency of a transmission/reception radar signal according to a distance from a target in an interferometric radar operating based on a multi-phase transformation structure. It relates to a technology that can measure a precise distance even when using a narrow bandwidth.
간섭계 레이더는 일정 시간 동안 같은 2 개의 고정 주파수를 가지는 레이더 신호들을 송수신하여 위상차를 확인하고, 레이더 신호들 각각에 대해 확인된 위상차를 이용하여 간섭계 레이더로부터 타겟까지의 거리를 획득할 수 있다.The interferometer radar transmits/receives radar signals having the same two fixed frequencies for a predetermined time to confirm a phase difference, and may obtain a distance from the interferometer radar to a target by using the identified phase difference for each of the radar signals.
이러한 간섭계 레이더는 2 개의 고정 주파수 간격이 넓을수록 타겟의 거리 측정 정확도를 높아질 수 있다. 그러나 간섭계 레이더는 2개의 고정 주파수 간격이 넓을수록 최대 측정 가능 거리가 감소되는 단점이 존재한다.In such an interferometer radar, as the two fixed frequency intervals are wider, the accuracy of the distance measurement of the target may be increased. However, the interferometric radar has a disadvantage that the maximum measurable distance decreases as the two fixed frequency intervals are wide.
따라서, 최근에는 간섭계 레이더에서 사용되는 주파수 간격이 넓혀 타겟의 거리 측정 정확도는 높이면서도 최대 측정 가능 거리 또한 증가시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.Accordingly, in recent years, there is a demand for a method capable of increasing the maximum measurable distance while increasing the distance measurement accuracy of the target by widening the frequency interval used in the interferometer radar.
본 발명은 서로 다른 주파수를 가지는 송수신 레이더 신호들의 위상차 정보를 이용하여 타겟까지의 거리를 측정하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.The present invention may provide a method and apparatus for measuring a distance to a target using phase difference information of transmission/reception radar signals having different frequencies.
또한, 본 발명은 다중 위상 변환 구조를 이용하여 높은 정확도의 위상차 정보를 획득함으로써 보다 정밀한 타겟의 거리 측정이 가능한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method and apparatus capable of more precise target distance measurement by obtaining high-accuracy phase difference information using a multi-phase transformation structure.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치가 수행하는 타겟 측정 방법은 상기 레이더 장치의 최대 측정 가능 거리에 기초하여 기준 주파수 및 상기 기준 주파수와 제1 주파수 간격을 가지는 제1 측정 주파수를 결정하는 단계; 상기 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 타겟의 초기 거리를 계산하는 단계; 상기 기준 주파수 대비 상기 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정하는 단계; 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차 및 상기 기준 주파수와 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 레이더 장치는 복수의 신호 혼합기와 위상차를 갖는 신호 분배기로 구성된 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들을 이용함으로써 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산할 수 있다.A method for measuring a target performed by a radar device according to an embodiment of the present invention includes: determining a reference frequency and a first measurement frequency having a first frequency interval with the reference frequency based on a maximum measurable distance of the radar device; calculating an initial distance of a target using a transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the first measurement frequency; determining a second measurement frequency having a second frequency interval greater than the first frequency interval with respect to the reference frequency; Measuring the final distance of the target using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency and the maximum measurable distance measurable through the reference frequency and the second measurement frequency, , the radar device may calculate the transmission/reception phase difference with improved accuracy by using radar signals collected as complex signals of different angles through a multi-phase transformation structure composed of a plurality of signal mixers and a signal divider having a phase difference.
상기 제2 주파수 간격은 상기 제1 주파수 간격의 정수 배에 대응할 수 있다.The second frequency interval may correspond to an integer multiple of the first frequency interval.
상기 타겟의 최종 거리를 측정하는 단계는 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 통해 결정된 제1 거리와 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수에 따른 최대 측정 가능 거리의 정수배에 대응하는 제2 거리를 이용할 수 있다.The step of measuring the final distance of the target includes a first distance determined through a transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency, and a maximum measurable distance according to the reference frequency and the second measurement frequency. A second distance corresponding to an integer multiple may be used.
상기 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들은 최소 제곱 기법 기반의 원 적합 기법 및 그람-슈미트 정규화 기법을 통해 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정될 수 있다.For radar signals collected as complex signals of different angles through the multi-phase transformation structure, DC-offset and I/Q imbalance may be corrected through the least-squares-based circle fitting method and Gram-Schmidt normalization method.
상기 레이더 장치는 상기 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정된 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호에 대해 복수의 송수신 위상차들에 대한 평균을 통해 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산할 수 있다.The radar device may calculate a transmission/reception phase difference with improved accuracy by averaging a plurality of transmission/reception phase differences with respect to a radar signal collected as a complex signal of different angles for which the DC-offset and I/Q imbalance are corrected.
상기 타겟의 최종 거리에 대한 거리 측정 오차가 미리 설정된 거리 측정 오차 이하인 경우, 상기 타겟의 최종 거리를 디스플레이에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include displaying the final distance of the target on a display when a distance measurement error with respect to the final distance of the target is equal to or less than a preset distance measurement error.
상기 타겟의 최종 거리에 대한 거리 측정 오차가 미리 설정된 거리 측정 오차를 초과하는 경우, 상기 기준 주파수 대비 상기 제2 주파수 간격보다 큰 제3 주파수 간격을 가지는 제3 측정 주파수를 결정하는 단계; 및 상기 기준 주파수 및 제3 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차 및 상기 기준 주파수 및 제3 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 업데이트 하는 단계를 더 포함할 수 있다.determining a third measurement frequency having a third frequency interval greater than the second frequency interval with respect to the reference frequency when the distance measurement error with respect to the final distance of the target exceeds a preset distance measurement error; and updating the final distance of the target using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the third measurement frequency and the maximum measurable distance that can be measured through the reference frequency and the third measurement frequency. may include
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치가 수행하는 타겟 측정 방법은 상기 레이더 장치를 기준으로 타겟을 측정하고자 하는 특정 영역의 최대 거리에 기초하여 제1 주파수 간격을 가지는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 결정하는 단계; 상기 레이더 장치를 기준으로 상기 특정 영역의 최소 거리에 기초하여 상기 기준 주파수 대비 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정하는 단계; 상기 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 상기 타겟의 제1 측정 거리를 계산하는 단계; 상기 계산된 타겟의 제1 측정 거리가 상기 특정 영역의 최소 거리 이상인 경우, 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 상기 타겟의 제2 측정 거리를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 타겟의 제2 측정 거리가 상기 특정 영역의 최대 거리 및 최소 거리의 차 이하인 경우, 상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하는 것으로 식별하는 단계를 포함하고, 상기 레이더 장치는 복수의 신호 혼합기와 위상차를 갖는 신호 분배기로 구성된 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들을 이용함으로써 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산할 수 있다.A method for measuring a target performed by a radar device according to an embodiment of the present invention includes a reference frequency having a first frequency interval and a first measurement frequency based on the maximum distance of a specific area to be measured with respect to the radar device. determining; determining a second measurement frequency having a second frequency interval greater than a first frequency interval with respect to the reference frequency based on the minimum distance of the specific region with respect to the radar device; calculating a first measurement distance of the target by using a transmission/reception phase difference with respect to each of the radar signals having the reference frequency and the first measurement frequency; When the calculated first measurement distance of the target is greater than or equal to the minimum distance of the specific region, calculating the second measurement distance of the target using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency step; and when the calculated second measurement distance of the target is less than or equal to a difference between a maximum distance and a minimum distance of the specific area, identifying the target as being within the specific area, wherein the radar device includes a plurality of signal mixers It is possible to calculate the transmit/receive phase difference with improved accuracy by using radar signals collected as complex signals of different angles through a multi-phase transformation structure composed of a signal splitter having a phase difference with .
상기 제2 주파수 간격은 상기 제1 주파수 간격의 정수 배에 대응할 수 있다.The second frequency interval may correspond to an integer multiple of the first frequency interval.
상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하는 것으로 식별된 경우, 상기 타겟의 제2 측정 거리와 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 디스플레이에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. When the target is identified as being within the specific area, the final distance of the target is displayed on the display using the second measuring distance of the target and the maximum measurable distance measurable through the reference frequency and the second measuring frequency It may further include the step of
상기 타겟의 최종 거리를 디스플레이에 표시하는 단계는 상기 타겟의 제2 측정 거리와 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리의 정수배에 대응하는 거리를 합산함으로써 수행될 수 있다.The displaying of the final distance of the target on the display may be performed by summing the second measurement distance of the target and a distance corresponding to an integer multiple of the maximum measurable distance measurable through the reference frequency and the second measurement frequency.
상기 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들은 최소 제곱 기법 기반의 원 적합 기법 및 그람-슈미트 정규화 기법을 통해 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정될 수 있다.For radar signals collected as complex signals of different angles through the multi-phase transformation structure, DC-offset and I/Q imbalance may be corrected through the least-squares-based circle fitting method and Gram-Schmidt normalization method.
상기 레이더 장치는 상기 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정된 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호에 대해 복수의 송수신 위상차들에 대한 평균을 통해 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산할 수 있다.The radar device may calculate a transmission/reception phase difference with improved accuracy by averaging a plurality of transmission/reception phase differences with respect to a radar signal collected as a complex signal of different angles for which the DC-offset and I/Q imbalance are corrected.
상기 계산된 타겟의 제2 측정 거리가 상기 특정 영역의 최대 거리 및 최소 거리의 차 이상인 경우, 상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하지 않는 것으로 식별하여 디스플레이에 경고 알람을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.If the calculated second measurement distance of the target is greater than or equal to the difference between the maximum distance and the minimum distance of the specific area, identifying that the target does not exist within the specific area and displaying a warning alarm on the display may be further included. have.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치는 주파수가 가변 되는 레이더 신호를 생성하는 신호원 생성부; 상기 생성된 레이더 신호를 송수신하는 송수신부; 및 상기 송수신부를 통해 송수신되는 레이더 신호를 이용하여 타겟의 거리를 측정하는 신호처리부를 포함하고, 상기 신호처리부는 상기 레이더 장치의 최대 측정 가능 거리에 기초하여 기준 주파수 및 상기 기준 주파수와 제1 주파수 간격을 가지는 제1 측정 주파수를 결정하고, 상기 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 타겟의 초기 거리를 계산하며, 상기 기준 주파수 대비 상기 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정하고, 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차 및 상기 기준 주파수와 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 측정하며, 상기 송수신부는 복수의 신호 혼합기와 위상차를 갖는 신호 분배기로 구성된 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들을 출력할 수 있다.A radar apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a signal source generating unit for generating a radar signal having a variable frequency; a transceiver for transmitting and receiving the generated radar signal; and a signal processing unit measuring a distance of a target using a radar signal transmitted and received through the transceiver, wherein the signal processing unit includes a reference frequency and an interval between the reference frequency and the first frequency based on the maximum measurable distance of the radar device determines a first measurement frequency having A second measurement frequency having a second frequency interval is determined, and a transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency and the maximum measurable distance measurable through the reference frequency and the second measurement frequency are determined The final distance of the target is measured by using the transceiver, and the transceiver may output the radar signals collected as complex signals of different angles through a multi-phase conversion structure including a plurality of signal mixers and a signal splitter having a phase difference.
상기 신호처리부는 상기 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들에 대해 최소 제곱 기법 기반의 원 적합 기법 및 그람-슈미트 정규화 기법을 통해 DC-오프셋 및 I/Q 불균형을 교정할 수 있다.The signal processing unit calculates DC-offset and I/Q imbalance through the least-squares method-based circle fitting method and Gram-Schmidt normalization method for radar signals collected as complex signals of different angles through the multi-phase transformation structure. can be corrected
상기 신호처리부는 상기 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정된 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호에 대해 복수의 송수신 위상차들에 대한 평균을 통해 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산할 수 있다.The signal processing unit may calculate a transmission/reception phase difference with improved accuracy by averaging a plurality of transmission/reception phase differences with respect to a radar signal collected as a complex signal of different angles for which the DC-offset and I/Q imbalance are corrected.
본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치는 주파수가 가변 되는 레이더 신호를 생성하는 신호원 생성부; 상기 생성된 레이더 신호를 송수신하는 송수신부; 및 상기 송수신기를 통해 송수신되는 레이더 신호를 이용하여 타겟의 거리를 측정하는 신호처리부를 포함하고, 상기 신호처리부는 상기 레이더 장치를 기준으로 타겟을 측정하고자 하는 특정 영역의 최대 거리에 기초하여 제1 주파수 간격을 가지는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 결정하고, 상기 레이더 장치를 기준으로 상기 특정 영역의 최소 거리에 기초하여 상기 기준 주파수 대비 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정하며, 상기 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 상기 타겟의 제1 측정 거리를 계산하고, 상기 계산된 타겟의 제1 측정 거리가 상기 특정 영역의 최소 거리 이상인 경우, 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 상기 타겟의 제2 측정 거리를 계산하며, 상기 계산된 타겟의 제2 측정 거리가 상기 특정 영역의 최대 거리 및 최소 거리의 차 이하인 경우, 상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하는 것으로 식별하고, 상기 송수신부는 복수의 신호 혼합기와 위상차를 갖는 신호 분배기로 구성된 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들을 출력할 수 있다.A radar apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a signal source generating unit for generating a radar signal having a variable frequency; a transceiver for transmitting and receiving the generated radar signal; and a signal processing unit measuring a distance of a target using a radar signal transmitted and received through the transceiver, wherein the signal processing unit is based on a first frequency based on a maximum distance of a specific area to be measured with respect to the radar device. A reference frequency and a first measurement frequency having an interval are determined, and a second measurement frequency having a second frequency interval greater than the first frequency interval with respect to the reference frequency is determined based on the minimum distance of the specific area with respect to the radar device. and calculating a first measurement distance of the target using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the first measurement frequency, and the calculated first measurement distance of the target is the minimum of the specific area If the distance is greater than or equal to the distance, the second measurement distance of the target is calculated by using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency, and the calculated second measurement distance of the target is equal to that of the specific area. When the difference between the maximum distance and the minimum distance is less than the difference, the target is identified as being within the specific area, and the transceiver unit uses a multi-phase conversion structure composed of a plurality of signal mixers and a signal splitter having a phase difference to form a complex signal of different angles. The collected radar signals can be output.
상기 신호처리부는 상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하는 것으로 식별된 경우, 상기 타겟의 제2 측정 거리와 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 디스플레이에 표시할 수 있다.When it is identified that the target exists within the specific area, the signal processing unit uses the second measurement distance of the target and the maximum measurable distance that can be measured through the reference frequency and the second measurement frequency to the final distance of the target can be displayed on the display.
상기 신호처리부는 상기 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들에 대해 최소 제곱 기법 기반의 원 적합 기법 및 그람-슈미트 정규화 기법을 통해 DC-오프셋 및 I/Q 불균형을 교정하고, 상기 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정된 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호에 대해 복수의 송수신 위상차들에 대한 평균을 통해 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산할 수 있다.The signal processing unit calculates DC-offset and I/Q imbalance through the least-squares method-based circle fitting method and Gram-Schmidt normalization method for radar signals collected as complex signals of different angles through the multi-phase transformation structure. A transmission/reception phase difference with improved accuracy may be calculated by averaging a plurality of transmission/reception phase differences with respect to a radar signal collected as a complex signal of different angles for which the DC-offset and I/Q imbalance are corrected.
본 발명은 서로 다른 주파수를 가지는 송수신 레이더 신호들의 위상차 정보를 이용하여 타겟까지의 거리를 측정할 수 있다.According to the present invention, a distance to a target can be measured using phase difference information of transmission/reception radar signals having different frequencies.
또한, 본 발명은 다중 위상 변환 구조를 이용하여 높은 정확도의 위상차 정보를 획득함으로써 보다 정밀한 타겟의 거리 측정이 가능할 수 있다.In addition, according to the present invention, a more precise target distance measurement may be possible by obtaining high-accuracy phase difference information using a multi-phase transformation structure.
또한, 본 발명은 주파수 가변을 통해 서로 다른 주파수 간격을 가지는 레이더 신호들을 사용함으로써 좁은 주파수 대역폭을 이용하면서도 먼 거리에 위치한 타겟의 거리 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the accuracy of measuring the distance of a target located at a long distance while using a narrow frequency bandwidth by using radar signals having different frequency intervals through frequency variability.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치의 구조를 구체화하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 DC-오프셋에 의한 위상 측정 정확도 감소를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복소 신호 불균형에 의한 위상 측정 정확도 감소를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 위상 변환 구조를 이용한 DC-오프셋 및 I/Q 불균형 교정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 위상 변환 구조를 이용한 위상 차 계산 정확도 향상을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 개념도를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 제1 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 제1 예를 플로우챠트로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 제2 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 제2 예를 플로우챠트로 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the structure of a radar device according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed diagram illustrating the structure of a radar device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a decrease in phase measurement accuracy due to DC-offset according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a decrease in phase measurement accuracy due to complex signal imbalance according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating DC-offset and I/Q imbalance correction using a multi-phase transformation structure according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an improvement in phase difference calculation accuracy using a multi-phase transformation structure according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a conceptual diagram of a method for measuring a target distance using a radar device according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a first example of a method for measuring a target distance using a high-precision radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a first example of a method for measuring a target distance using a high-precision radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a second example of a method for measuring a target distance using a high-precision radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a second example of a method for measuring a target distance using a high-precision radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치의 구조를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the structure of a radar device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 레이더 장치(100)는 도 1을 참고하면, 본 발명의 레이더 장치(100)는 신호원 제어부(110), 신호원 생성부(120), 송수신부(130) 및 신호처리부(140)로 구성될 수 있다. 구체적으로 신호원 제어부(110)는 일정 주기에 따라 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 레이더 신호들을 생성하기 위한 제어 신호를 신호원 생성부(120)로 전달할 수 있다. 신호원 생성부(120)는 신호원 제어부(110)에서 전달된 제어 신호에 따라 전압제어 발진기를 제어함으로써 서로 다른 주파수를 복수의 레이더 신호들을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
이때, 신호원 제어부(110)는 거리가 먼 타겟을 탐지하고자 하는 경우, 복수의 레이더 신호들 간의 주파수 간격을 좁히는 제어 신호를 신호원 생성부(120)로 전달함으로써 레이더 장치(100)의 최대 측정 가능 거리를 늘릴 수 있다. 이와는 달리 신호원 제어부(110)는 타겟에 대한 높은 정확도의 거리 탐지가 필요한 경우, 복수의 레이더 신호들 간의 주파수 간격을 넓히는 제어 신호를 신호원 생성부(120)로 전달함으로써 레이더 장치(100)의 거리 해상도를 향상시킬 수 있다. In this case, when the signal
한편, 신호원 제어부(110)는 추가적으로 구성된 위상동기회로(Phase-Locked Loop, PLL)의 분주기(Divider) 혹은 카운터(Counter)를 조정하여 전압제어 발진기의 생성 주파수를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수도 있다.Meanwhile, the signal
송수신부(130)는 신호원 생성부(120)를 통해 생성된 서로 다른 주파수를 복수의 레이더 신호들을 송신하는 송신단과 타겟에 의해 반사된 레이더 신호들을 수신하는 수신단으로 구성될 수 있다. 이때, 송수신부(130)는 다양한 구조로 구성될 수 있는데, 일례로 도 1과 같이 송신단과 수신단이 합쳐진 모노스태틱(Monostatic) 구조를 가지거나 송신단과 수신단이 서로 분리된 바이스태틱(Bistatic) 구조를 가질 수 있다.The
마지막으로 신호처리부(140)는 수신단을 통해 수신된 레이더 신호들에 기초하여 타겟의 거리를 측정할 수 있으며, 동시에 측정된 타겟의 거리 정보를 신호원 제어부(110)에 전달함으로써 신호원 제어부(110)가 제어 신호를 생성하는데 기여할 수 있다.Finally, the
본 발명의 레이더 장치(100)는 간섭계 레이더일 수 있다. 기존의 간섭계 레이더의 경우, 2개의 고정 주파수를 가지는 레이더 신호들을 송신하여 각각의 레이더 신호들에 대한 송수신 위상차를 확인하고, 확인된 송수신 위상차를 이용하여 타겟까지의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 간섭계 레이더의 경우, 2개의 고정 주파수 간격이 넓을수록 타겟의 거리 측정 정확도가 높아질 수 있는데, 고정 주파수 간격이 넓을수록 최대 측정 가능 거리가 감소되는 문제가 발생한다.The
본 발명의 레이더 장치(100)는 간섭계 레이더를 통한 타겟의 거리 측정 방법을 제공하되, 고정 주파수가 아닌 가변 주파수를 가지는 레이더 신호들을 통해 높은 거리 측정 정확도를 가지면서도 먼 거리에 위치한 타겟의 거리를 측정하는 방법을 제공할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치의 구조를 구체화하여 도시한 도면이다.2 is a detailed diagram illustrating the structure of a radar device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 레이더 장치(100)는 적어도 두 개 이상의 주파수에 대응하는 레이더 신호들의 송수신 위상차를 이용하여 타겟의 거리 정보를 획득할 수 있는 간섭계 레이더이다. 따라서, 타겟의 정밀한 거리 정보를 획득하기 위해서는 레이더 신호들의 송수신 위상차를 보다 정확하게 측정하는 것이 중요한 문제일 수 있다.The
도 2를 참고하면, 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 레이더 장치(100)는 송수신부(130)의 수신단이 다중 위상 변환 구조로 형성될 수 있다. 일례로, 수신단의 다중 위상 변환 구조는 복수의 신호 혼합기와 서로 다른 위상차를 갖는 신호 분배기로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 2 , in order to solve this problem, in the
일례로, 다중 위상 변환 구조는 발룬, 방향성 결합기 등과 같이 서로 다른 위상차로 레이더 신호를 분배하는 수동 소자를 이용하여 송신단에서 출력되는 국부발진 기준 신호 혹은 수신단에서 수신되는 레이더 신호를 분배하고 이를 복수의 혼합기에 입력하는 형태로 구성될 수 있다.For example, the multi-phase conversion structure distributes the local oscillation reference signal output from the transmitter or the radar signal received from the receiver by using a passive element that distributes radar signals with different phase differences, such as a balun and a directional coupler, and divides them into a plurality of mixers. It can be configured in the form of input to .
다른 일례로, 다중 위상 변환 구조는 전력 분배기와 같은 신호 위상차를 가지지 않는 신호 소자 및 위상 변환기를 이용하는 형태와 차동 발진기, 차동 증폭기 등과 같은 차동 신호로 동작하는 소자를 이용하는 형태 등으로 구성될 수 있다.As another example, the multi-phase conversion structure may be configured in a form using a signal element having no signal phase difference such as a power divider and a phase converter, and a form using a differential signal operating element such as a differential oscillator and a differential amplifier.
이와 같이 수신단의 다중 위상 변환 구조를 통해 수신된 레이더 신호는 복소 평면상에서 서로 다른 각도를 가지는 복소 신호로 변환되어 신호처리부(140)로 전달될 수 있다. 이때, 신호처리부(140)로 전달된 복소 신호들은 도 3과 같이 로컬 누설 신호(LO leakage), 로컬 재방사(LO reradiation) 및 강력한 대역 내 간섭(Strong in-band interferer) 등과 같이 다양한 원인에 의해서 DC-오프셋이 발생될 수 있다. 이와 같은 DC-오프셋으로 인해 신호처리부(140)는 레이더 신호들에 대한 위상 측정이 어려워 위상 측정 정확도가 감소될 수 있다.As described above, the radar signal received through the multi-phase conversion structure of the receiving end may be converted into a complex signal having different angles on a complex plane and transmitted to the
또한, 신호처리부(140)로 전달된 복수 신호들은 도 4와 같이 하드웨어 불완전성에 의해 복수 신호 불균형이 발생될 수 있다. 이와 같은 복소 신호 불균형으로 인해 신호처리부(140)는 레이더 신호들에 대한 위상 측정이 어려워 위상 측정 정확도가 감소될 수 있다.In addition, a plurality of signals transmitted to the
신호처리부(140)는 이와 같은 다중 위상 변환 구조를 통해 수신된 서로 다른 각도의 복소 신호들에 발생된 DC-오프셋 및 복소 신호 불균형을 도 5와 같이 최소 제곱기법 기반의 원 적합 기법과 그람-슈미트 정규화 기법 등의 신호처리 알고리즘을 통해 교정함으로써 레이더 신호들에 대한 위상 측정 오차를 줄일 수 있다. The
이후 신호처리부(140)는 도 6과 같이 다중 위상 변환 구조를 통해 하나의 주파수에 대응하는 레이더 신호의 송수신 위상차를 복수 개 이용함으로써 보다 정확한 레이더 신호의 송수신 위상차를 계산할 수 있다. 일례로, 신호처리부(140)는 다중 위상 변환 구조를 통해 식별된 복수의 송수신 위상차에 대한 평균을 이용함으로써 레이더 신호의 송수신 위상차에 대한 계산 정확도를 향상시킬 수 있다.Thereafter, the
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 개념도를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a conceptual diagram of a method for measuring a target distance using a radar device according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참고하면, 본 발명의 레이더 장치(100)는 탐지하고자 하는 탐색 영역의 최대 측정 가능 거리로부터 임의의 제1 주파수 간격을 가지는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 결정할 수 있다. 이때, 최대 측정 가능 거리는 위상이 씩 반복되는 특성에 따라 하기의 식 1과 같이 결정될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
<식 1><
여기서, 는 빛의 속도를 의미하고, 는 각각 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 나타낸다.here, is the speed of light, denotes a reference frequency and a first measurement frequency, respectively.
레이더 장치(100)는 결정된 기준 주파수 및 제1 측정 주파수에 기초하여 각각의 레이더 신호를 탐색 영역을 향해 송신하고, 탐색 영역에 존재하는 타겟에 의해 반사된 레이더 신호를 수신할 수 있다. 그리고 레이더 장치(100)는 수신된 각각의 레이더 신호를 이용하여 송수신 위상차를 식별할 수 있다. The
이후 레이더 장치(100)는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수와 이들 주파수에 대한 레이더 신호에서 식별된 송수신 위상차를 이용함으로써 타겟의 1차 거리 정보를 획득할 수 있다. 구체적으로, 타겟의 1차 거리 정보는 하기의 식 2를 통해 획득 가능할 수 있다.Thereafter, the
<식 2><
이때, 은 기준 주파수를 가지는 레이더 신호의 송수신 위상차를 나타내고, 는 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호의 송수신 위상차를 나타낼 수 있다.At this time, denotes a phase difference between transmission and reception of a radar signal having a reference frequency, may represent the transmission/reception phase difference of the radar signal having the first measurement frequency.
이때, 타겟의 1차 거리 정보를 측정하기 위해 이용되는 레이더 신호의 송수신 위상차는 레이더 장치(100)의 시스템 성능에 의한 위상 측정 오차로 인해 일정한 값을 중심으로 변화하는 특성을 나타내며, 이로 인해 거리 측정 오차가 발생될 수 있다. 위상 측정 오차를 라고 하면, 거리 측정 오차는 하기의 식 3과 같이 표현될 수 있다.At this time, the transmission/reception phase difference of the radar signal used to measure the primary distance information of the target exhibits a characteristic that changes around a constant value due to a phase measurement error caused by the system performance of the
<식 3><
따라서, 타겟의 1차 거리 정보인 을 측정하였을 때, 측정된 거리 의 양의 방향으로 최대 거리 오차를 로 정의하고, 측정된 거리 의 음의 방향으로 최대 거리 오차를 으로 정의할 수 있다.Therefore, the primary distance information of the target is When measuring , the measured distance The maximum distance error in the positive direction of is defined as, and the measured distance The maximum distance error in the negative direction of can be defined as
이러한 거리 측정 오차는 레이더 장치(100)의 동작 주파수에 대해 통상 무관하거나 상관성이 매우 낮으며, 레이더 장치(100)의 신호처리 정확도에 기인할 수 있다.This distance measurement error is usually irrelevant or has very low correlation with the operating frequency of the
레이더 장치(100)는 타겟의 거리 측정 정확도를 향상시키면서 먼 거리에 있는 타겟의 거리를 측정하기 위하여 기준 주파수 대비 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정할 수 있다. 이때, 레이더 장치(100)는 제2 측정 주파수를 결정함에 있어 1차 거리 정보에 따른 거리 측정 오차를 고려하여 요구되는 거리 측정 정확도에 따라 제2 측정 주파수를 결정할 수 있다.The
일례로, 레이더 장치(100)는 기준 주파수와 제2 측정 주파수에 대응하는 제2 주파수 간격이 기준 주파수와 제1 측정 주파수에 대응하는 제1 주파수 간격의 정수 배가 되도록 제2 측정 주파수를 결정할 수 있다.For example, the
이후 레이더 장치(100)는 결정된 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호를 탐색 영역을 향해 송신하고, 탐색 영역에 존재하는 타겟에 의해 반사된 레이더 신호를 수신함으로써 송수신 위상차를 식별할 수 있다.Thereafter, the
마지막으로 레이더 장치(100)는 기준 주파수 및 제2 측정 주파수와 이들 주파수에 대한 레이더 신호에서 식별된 송수신 위상차와 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용함으로서 하기의 식 4와 같이 타겟의 2차 거리 정보를 획득할 수 있다.Finally, the
<식 4><Equation 4>
여기서 은 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호의 송수신 위상차를 나타낼 수 있다. 또한, 는 과 를 가장 가깝게 만족하는 양의 정수 값을 가지거나 를 만족하는 양의 정수 값을 가질 수 있다. here may represent the transmission/reception phase difference of the radar signal having the second measurement frequency. Also, Is class has a positive integer value that most closely satisfies It can have a positive integer value that satisfies .
이와 같이 레이더 장치(100)는 식 4와 같은 거리 측정 방법을 통해 먼 거리에 위치한 타겟의 거리를 측정함은 물론 송수신 되는 레이더 신호들의 주파수 간격을 늘림으로써 타겟의 거리 측정 정확도를 향상시키는 방법을 제공할 수 있다.As such, the
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 제1 예를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a first example of a method for measuring a target distance using a high-precision radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참고하면, 레이더 장치(100)는 최대 측정 가능 거리(에 기초하여 임의의 제1 주파수 간격에 대응하는 기준 주파수( 및 제1 측정 주파수(를 결정할 수 있다. 레이더 장치(100)는 결정된 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호를 탐색 영역을 향해 송수신하여 각각의 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차()를 식별할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
이후 레이더 장치(100)는 상기의 식 2를 통해 타겟의 1차 거리 정보()를 획득할 수 있다. 이때, 레이더 장치(100)를 통해 획득 가능한 타겟의 1차 거리 정보는 레이더 장치(100)의 시스템 성능에 의한 위상 측정 오차로 인해 발생되는 거리 측정 오차로 인해 의 값을 가질 수 있다.Thereafter, the
따라서, 제1 주파수 간격에 대응하는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 통해 결정된 타겟의 1차 거리 정보는 거리 측정 오차로 인해 타겟의 거리를 정밀하게 측정하기가 어려울 수 있다. Accordingly, it may be difficult to precisely measure the distance of the target in the reference frequency corresponding to the first frequency interval and the primary distance information of the target determined through the first measurement frequency due to a distance measurement error.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 레이더 장치(100)는 기준 주파수 대비 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수()를 결정할 수 있다. 그리고 레이더 장치(100)는 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차() 및 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 식 4를 통해 타겟의 2차 거리 정보()를 계산할 있다. In order to solve this problem, the
이때, 타겟의 2차 거리 정보는 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 이용하여 계산되므로 1차 거리 정보에 비해 거리 측정 정확도가 향상될 수 있다. 다시 말하자면, 2차 거리 정보는 1차 거리 정보 보다 향상된 거리 측정 정확도를 가지므로 줄어든 거리 측정 오차로 인해 의 값을 가질 수 있다.In this case, since the secondary distance information of the target is calculated using the reference frequency and the second measurement frequency having a second frequency interval greater than the first frequency interval, distance measurement accuracy may be improved compared to the primary distance information. In other words, the secondary distance information has improved distance measurement accuracy than the primary distance information, so due to the reduced distance measurement error, can have a value of
즉, 본 발명의 레이더 장치(100)는 간섭계 레이더에서 사용되는 레이더 신호의 주파수를 가변하여 먼 거리에 위치한 타겟의 거리를 측정함은 물론 송수신 되는 레이더 신호들의 주파수 간격을 늘림으로써 타겟의 거리 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.That is, the
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 제1 예를 플로우챠트로 도시한 도면이다.9 is a flowchart illustrating a first example of a method for measuring a target distance using a high-precision radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
단계(910)에서, 레이더 장치(100)는 레이더 장치의 최대 측정 가능 거리에 기초하여 제1 주파수 간격에 대응하는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 결정할 수 있다. In
단계(920)에서, 레이더 장치(100)는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 타겟의 1차 거리를 계산할 수 있다. 이때, 레이더 장치(100)를 통해 획득 가능한 타겟의 1차 거리 정보는 레이더 장치(100)의 시스템 성능에 의한 위상 측정 오차로 인해 발생되는 거리 측정 오차로 인해 의 값을 가질 수 있다.In
단계(930)에서, 레이더 장치(100)는 계산된 타겟의 1차 거리에 기초하여 기준 주파수를 기준으로 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정할 수 있다. 일례로, 레이더 장치(100)는 제1 주파수 간격의 정수 배에 해당하는 제2 주파수 간격에 따라 제2 측정 주파수를 결정할 수 있다.In
단계(940)에서, 레이더 장치(100)는 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차 및 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 타겟의 2차 거리를 계산할 수 있다. 이때, 타겟의 2차 거리는 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 이용하여 계산되므로 1차 거리 정보에 비해 거리 측정 정확도가 향상될 수 있다. 다시 말하자면, 2차 거리는 1차 거리 정보 보다 향상된 거리 측정 정확도를 가지므로 줄어든 거리 측정 오차로 인해 의 값을 가질 수 있다.In
단계(950)에서, 레이더 장치(100)는 계산된 2차 거리의 거리 측정 오차가 미리 설정된 거리 측정 오차(이하인지의 여부를 판단할 수 있다. 즉, 레이더 장치(100)는 미리 설정된 거리 측정 오차(가 인지의 여부를 판단할 수 있다.In
만약, 미리 설정된 거리 측정 오차(가 인 경우, 레이더 장치(100)는 제2 측정 주파수를 통해 계산된 2차 거리 결과를 디스플레이에 표시할 수 있다.If the preset distance measurement error ( go In the case of , the
그렇지 않고 만약 미리 설정된 거리 측정 오차(가 이 아닌 경우, 레이더 장치(100)는 단계(930)으로 돌아가 제2 측정 주파수를 다시 선택하여 2차 거리를 재계산할 수 있다.Otherwise, if the preset distance measurement error ( go If not, the
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 제2 예를 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating a second example of a method for measuring a target distance using a high-precision radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참고하면, 본 발명의 레이더 장치(100)는 특정 영역 내에 존재하는 타겟을 파악하기 위해 범위를 지정하는 레인지 게이팅(Range Gating) 기술을 수행할 수 있다. 즉, 레인지 게이팅 기술은 특정 영역 내에 타겟이 식별되면, 식별된 타겟을 디스플레이 상에 표시하고, 식별되지 않으면 경고 알람을 디스플레이 상에 표시하는 기술을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the
이를 위해 레이더 장치(100)는 레이더 장치(100)를 기준으로 특정 영역의 최대 거리를 으로 정하고, 결정된 특정 영역의 최대 거리에 기초하여 제1 측정 주파수()를 결정할 수 있다. 이때, 특정 영역의 최대 거리는 기준 주파수()와 제1 측정 주파수()를 이용한 하기의 식 5를 통해 결정될 수 있다.To this end, the
<식 5><Equation 5>
즉, 은 기준 주파수와 제1 측정 주파수를 이용하여 최대로 측정 가능한 거리를 의미할 수 있다.in other words, may mean a maximum measurable distance using the reference frequency and the first measurement frequency.
그리고 레이더 장치(100)는 레이더 장치(100)를 기준으로 특정 영역의 최소 거리를 로 정하고, 결정된 특정 영역의 최소 거리에 기초하여 제2 측정 주파수()를 결정할 수 있다. 이때, 특정 영역의 최소 거리는 기준 주파수()와 제2 측정 주파수()를 이용한 하기의 식 6을 통해 결정될 수 있다.And the
<식 6><Equation 6>
즉, 은 기준 주파수와 제2 측정 주파수를 이용하여 최대로 측정 가능한 거리를 의미할 수 있다.in other words, may mean a maximum measurable distance using the reference frequency and the second measurement frequency.
이때, 레이더 장치(100)는 기준 주파수를 가지는 레이더 신호의 위상차와 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호의 위상차를 이용하여 타겟의 1차 거리 정보()를 획득할 수 있다. 이때, 획득된 타겟의 1차 거리 정보는 특정 영역의 최대 거리인 과 최소 거리인 의 사이 값을 가질 수 있다.At this time, the
이후 레이더 장치(100)는 기준 주파수를 가지는 레이더 신호의 위상차와 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호의 위상차를 이용하여 하기의 식 7과 같이 타겟의 2차 거리 정보()를 계산할 수 있다.Then, the
<식 7><Equation 7>
이때, 계산된 타겟의 2차 거리 정보에서 이면, 레이더 장치(100)는 타겟이 특정 영역 내에 존재하는 것을 판단할 수 있다. 이와는 달리 계산된 타겟의 2차 거리 정보에서 이면, 레이더 장치(100)는 타겟이 특정 영역 밖으로 이동한 것으로 판단할 수 있다.At this time, in the calculated secondary distance information of the target, In this case, the
즉, 레이더 장치(100)는 타겟의 2차 거리 정보에서 의 크기로부터 레인지 게이팅 특성을 획득할 수 있으며, 1차 거리 정보()를 통해 구한 값보다 정밀하게 측정 가능할 수 있다. That is, the
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 레이더 장치를 이용한 타겟 거리 측정 방법의 제2 예를 플로우챠트로 도시한 도면이다.11 is a flowchart illustrating a second example of a method for measuring a target distance using a high-precision radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
단계(1110)에서, 레이더 장치(100)는 타겟을 측정하고자 하는 특정 영역을 설정할 수 있다. In
단계(1120)에서, 레이더 장치(100)는 특정 영역에 기초하여 기준 주파수(), 제1 측정 주파수() 및 제2 측정 주파수()를 결정할 수 있다. 구체적을 레이더 장치(100)는 특정 영역의 최대 거리를 으로 정하고, 결정된 특정 영역의 최대 거리에 기초하여 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 결정할 수 있다. 그리고 레이더 장치(100)는 특정 영역의 최소 거리를 로 정하고, 결정된 특정 영역의 최소 거리에 기초하여 제2 측정 주파수를 결정할 수 있다. 다시 말하자면, 은 기준 주파수와 제1 측정 주파수를 이용하여 최대로 측정 가능한 거리를 의미할 수 있고, 은 기준 주파수와 제2 측정 주파수를 이용하여 최대로 측정 가능한 거리를 의미할 수 있다.In
단계(1130)에서, 레이더 장치(100)는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 타겟의 1차 거리)를 계산할 수 있다. 이때, 획득된 타겟의 1차 거리 정보는 특정 영역의 최대 거리인 과 최소 거리인 의 사이 값을 가질 수 있다.In
단계(1140)에서, 레이더 장치(100)는 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 타겟의 2차 거리()를 계산할 수 있다. In
단계(1150)에서, 레이더 장치(100)는 타겟의 1차 거리 정보가 특정 영역의 최소 거리인 보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 만약 타겟의 1차 거리 정보가 특정 영역의 최소 거리인 보다 작으면, 레이더 장치(100)는 타겟이 특정 영역 밖으로 이동한 것으로 판단하고, 단계(1130)으로 돌아갈 수 있다.In
그렇지 않고 만약 타겟의 1차 거리 정보가 특정 영역의 최소 거리인 보다 크면, 레이더 장치(100)는 단계(1160)에서, 타겟의 2차 거리 정보 중 가 특정 영역의 최소 거리() 이상이면서 최대 거리() 이하인지, 즉 )의 여부를 판단할 수 있다.Otherwise, if the primary distance information of the target is the minimum distance of a specific area, If greater than, the
만약 )이라면, 레이더 장치(100)는 타겟이 특정 영역 내에 존재하는 것으로 판단하고, 타겟의 2차 거리 정보를 디스플레이 상에 표시할 수 있다. 또는 레이더 장치(100)는 )이 아니라면 타겟이 특정 영역 밖에 존재하는 것으로 판단하고, 단계(1130)으로 돌아갈 수 있다.if ), the
이와 같이 본 발명의 레이더 장치(100)는 타겟의 2차 거리 정보에서 의 크기로부터 레인지 게이팅 특성을 획득할 수 있으며, 1차 거리 정보()를 통해 구한 값보다 정밀하게 타겟의 거리 정보를 측정할 수 있다.As described above, the
한편, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.Meanwhile, the method according to the present invention is written as a program that can be executed on a computer and can be implemented in various recording media such as magnetic storage media, optical reading media, and digital storage media.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.Implementations of the various techniques described herein may be implemented in digital electronic circuitry, or in computer hardware, firmware, software, or combinations thereof. Implementations may be implemented for processing by, or controlling the operation of, a data processing device, eg, a programmable processor, computer, or number of computers, a computer program product, ie an information carrier, eg, a machine readable storage It may be embodied as a computer program tangibly embodied in an apparatus (computer readable medium) or a radio signal. A computer program, such as the computer program(s) described above, may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, as a standalone program or in a module, component, subroutine, or computing environment. It can be deployed in any form, including as other units suitable for use in A computer program may be deployed to be processed on one computer or multiple computers at one site or distributed across multiple sites and interconnected by a communications network.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.Processors suitable for processing a computer program include, by way of example, both general and special purpose microprocessors, and any one or more processors of any kind of digital computer. In general, a processor will receive instructions and data from either read-only memory or random access memory or both. Elements of a computer may include at least one processor that executes instructions and one or more memory devices that store instructions and data. In general, a computer may include, receive data from, transmit data to, or both, one or more mass storage devices for storing data, for example magnetic, magneto-optical disks, or optical disks. may be combined to become Information carriers suitable for embodying computer program instructions and data are, for example, semiconductor memory devices, for example, magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, Compact Disk Read Only Memory (CD-ROM). ), an optical recording medium such as a DVD (Digital Video Disk), a magneto-optical medium such as an optical disk, a ROM (Read Only Memory), and a RAM (RAM). , Random Access Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and the like. Processors and memories may be supplemented by, or included in, special purpose logic circuitry.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.In addition, the computer-readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include both computer storage media and transmission media.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.While this specification contains numerous specific implementation details, they should not be construed as limitations on the scope of any invention or claim, but rather as descriptions of features that may be specific to particular embodiments of particular inventions. should be understood Certain features that are described herein in the context of separate embodiments may be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in the context of a single embodiment may also be implemented in multiple embodiments, either individually or in any suitable subcombination. Furthermore, although features operate in a particular combination and may be initially depicted as claimed as such, one or more features from a claimed combination may in some cases be excluded from the combination, the claimed combination being a sub-combination. or a variant of a sub-combination.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.Likewise, although acts are depicted in the figures in a particular order, it should not be construed that all acts shown must be performed or that such acts must be performed in the specific order or sequential order shown to obtain desirable results. In certain cases, multitasking and parallel processing may be advantageous. Further, the separation of the various device components of the above-described embodiments should not be construed as requiring such separation in all embodiments, and the program components and devices described may generally be integrated together into a single software product or packaged into multiple software products. You have to understand that you can.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
100 : 레이더 장치
110 : 신호원 제어부
120 : 신호원 생성부
130 : 송수신부
140 : 신호처리부100: radar device
110: signal source control unit
120: signal source generator
130: transceiver
140: signal processing unit
Claims (20)
상기 레이더 장치의 최대 측정 가능 거리에 기초하여 기준 주파수 및 상기 기준 주파수와 제1 주파수 간격을 가지는 제1 측정 주파수를 결정하는 단계;
상기 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 타겟의 초기 거리를 계산하는 단계;
상기 기준 주파수 대비 상기 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정하는 단계;
상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차 및 상기 기준 주파수와 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 측정하는 단계
를 포함하고,
상기 레이더 장치는,
복수의 신호 혼합기와 위상차를 갖는 신호 분배기로 구성된 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들을 이용함으로써 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산하는 타겟 거리 측정 방법.In the target measurement method performed by the radar device,
determining a reference frequency and a first measurement frequency having a first frequency interval from the reference frequency based on the maximum measurable distance of the radar device;
calculating an initial distance of a target using a transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the first measurement frequency;
determining a second measurement frequency having a second frequency interval greater than the first frequency interval with respect to the reference frequency;
Measuring the final distance of the target using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency and the maximum measurable distance measurable through the reference frequency and the second measurement frequency
including,
The radar device is
A target distance measuring method for calculating a transmission/reception phase difference with improved accuracy by using radar signals collected as complex signals of different angles through a multi-phase conversion structure composed of a plurality of signal mixers and a signal splitter having a phase difference.
상기 제2 주파수 간격은,
상기 제1 주파수 간격의 정수 배에 대응하는 타겟 거리 측정 방법.According to claim 1,
The second frequency interval is
A target distance measuring method corresponding to an integer multiple of the first frequency interval.
상기 타겟의 최종 거리를 측정하는 단계는,
상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 통해 결정된 제1 거리와 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수에 따른 최대 측정 가능 거리의 정수배에 대응하는 제2 거리를 이용하는 타겟 거리 측정 방법.According to claim 1,
Measuring the final distance of the target comprises:
A target using a first distance determined through transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency and a second distance corresponding to an integer multiple of the maximum measurable distance according to the reference frequency and the second measurement frequency How to measure distance.
상기 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들은,
최소 제곱 기법 기반의 원 적합 기법 및 그람-슈미트 정규화 기법을 통해 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정되는 타겟 거리 측정 방법.According to claim 1,
The radar signals collected as complex signals of different angles through the multi-phase transformation structure are,
A target distance measurement method in which DC-offset and I/Q imbalance are corrected through the least-squares-based circle fitting technique and Gram-Schmidt regularization technique.
상기 레이더 장치는,
상기 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정된 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호에 대해 복수의 송수신 위상차들에 대한 평균을 통해 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산하는 타겟 거리 측정 방법.5. The method of claim 4,
The radar device is
A target distance measuring method for calculating a transmission/reception phase difference with improved accuracy by averaging a plurality of transmission/reception phase differences with respect to a radar signal collected as a complex signal of different angles in which the DC-offset and I/Q imbalance are corrected.
상기 타겟의 최종 거리에 대한 거리 측정 오차가 미리 설정된 거리 측정 오차 이하인 경우, 상기 타겟의 최종 거리를 디스플레이에 표시하는 단계
를 더 포함하는 타겟 거리 측정 방법.According to claim 1,
When the distance measurement error with respect to the final distance of the target is less than or equal to a preset distance measurement error, displaying the final distance of the target on a display;
A target distance measurement method further comprising a.
상기 타겟의 최종 거리에 대한 거리 측정 오차가 미리 설정된 거리 측정 오차를 초과하는 경우, 상기 기준 주파수 대비 상기 제2 주파수 간격보다 큰 제3 주파수 간격을 가지는 제3 측정 주파수를 결정하는 단계; 및
상기 기준 주파수 및 제3 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차 및 상기 기준 주파수 및 제3 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 업데이트 하는 단계
를 더 포함하는 타겟 거리 측정 방법.According to claim 1,
determining a third measurement frequency having a third frequency interval greater than the second frequency interval with respect to the reference frequency when the distance measurement error with respect to the final distance of the target exceeds a preset distance measurement error; and
Updating the final distance of the target using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the third measurement frequency and the maximum measurable distance that can be measured through the reference frequency and the third measurement frequency
A target distance measurement method further comprising a.
상기 레이더 장치를 기준으로 타겟을 측정하고자 하는 특정 영역의 최대 거리에 기초하여 제1 주파수 간격을 가지는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 결정하는 단계;
상기 레이더 장치를 기준으로 상기 특정 영역의 최소 거리에 기초하여 상기 기준 주파수 대비 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정하는 단계;
상기 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 상기 타겟의 제1 측정 거리를 계산하는 단계;
상기 계산된 타겟의 제1 측정 거리가 상기 특정 영역의 최소 거리 이상인 경우, 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 상기 타겟의 제2 측정 거리를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 타겟의 제2 측정 거리가 상기 특정 영역의 최대 거리 및 최소 거리의 차 이하인 경우, 상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하는 것으로 식별하는 단계
를 포함하고,
상기 레이더 장치는,
복수의 신호 혼합기와 위상차를 갖는 신호 분배기로 구성된 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들을 이용함으로써 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산하는 타겟 거리 측정 방법.In the target measurement method performed by the radar device,
determining a reference frequency and a first measurement frequency having a first frequency interval based on a maximum distance of a specific area to be measured with respect to the radar device;
determining a second measurement frequency having a second frequency interval greater than a first frequency interval with respect to the reference frequency based on the minimum distance of the specific region with respect to the radar device;
calculating a first measurement distance of the target by using a transmission/reception phase difference with respect to each of the radar signals having the reference frequency and the first measurement frequency;
When the calculated first measurement distance of the target is greater than or equal to the minimum distance of the specific region, calculating the second measurement distance of the target using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency step; and
When the calculated second measurement distance of the target is less than or equal to a difference between the maximum distance and the minimum distance of the specific area, identifying the target as existing within the specific area
including,
The radar device is
A target distance measuring method for calculating a transmission/reception phase difference with improved accuracy by using radar signals collected as complex signals of different angles through a multi-phase conversion structure composed of a plurality of signal mixers and a signal splitter having a phase difference.
상기 제2 주파수 간격은,
상기 제1 주파수 간격의 정수 배에 대응하는 타겟 거리 측정 방법.9. The method of claim 8,
The second frequency interval is
A target distance measuring method corresponding to an integer multiple of the first frequency interval.
상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하는 것으로 식별된 경우, 상기 타겟의 제2 측정 거리와 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 디스플레이에 표시하는 단계
를 더 포함하는 타겟 거리 측정 방법.9. The method of claim 8,
When the target is identified as being within the specific area, the final distance of the target is displayed on the display using the second measuring distance of the target and the maximum measurable distance measurable through the reference frequency and the second measuring frequency step to do
A target distance measurement method further comprising a.
상기 타겟의 최종 거리를 디스플레이에 표시하는 단계는,
상기 타겟의 제2 측정 거리와 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리의 정수배에 대응하는 거리를 합산함으로써 수행되는 타겟 거리 측정 방법.11. The method of claim 10,
Displaying the final distance of the target on the display comprises:
A target distance measuring method performed by adding the second measuring distance of the target and a distance corresponding to an integer multiple of a maximum measurable distance measurable through the reference frequency and the second measuring frequency.
상기 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들은,
최소 제곱 기법 기반의 원 적합 기법 및 그람-슈미트 정규화 기법을 통해 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정되는 타겟 거리 측정 방법.9. The method of claim 8,
The radar signals collected as complex signals of different angles through the multi-phase transformation structure are,
A target distance measurement method in which DC-offset and I/Q imbalance are corrected through the least-squares-based circle fitting technique and Gram-Schmidt regularization technique.
상기 레이더 장치는,
상기 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정된 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호에 대해 복수의 송수신 위상차들에 대한 평균을 통해 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산하는 타겟 거리 측정 방법.13. The method of claim 12,
The radar device is
A target distance measuring method for calculating a transmission/reception phase difference with improved accuracy by averaging a plurality of transmission/reception phase differences with respect to a radar signal collected as a complex signal of different angles in which the DC-offset and I/Q imbalance are corrected.
상기 계산된 타겟의 제2 측정 거리가 상기 특정 영역의 최대 거리 및 최소 거리의 차 이상인 경우, 상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하지 않는 것으로 식별하여 디스플레이에 경고 알람을 표시하는 단계
를 더 포함하는 타겟 거리 측정 방법.9. The method of claim 8,
When the calculated second measurement distance of the target is greater than or equal to the difference between the maximum distance and the minimum distance of the specific area, identifying that the target does not exist within the specific area and displaying a warning alarm on the display
A target distance measurement method further comprising a.
주파수가 가변 되는 레이더 신호를 생성하는 신호원 생성부;
상기 생성된 레이더 신호를 송수신하는 송수신부; 및
상기 송수신기를 통해 송수신되는 레이더 신호를 이용하여 타겟의 거리를 측정하는 신호처리부
를 포함하고,
상기 신호처리부는,
상기 레이더 장치의 최대 측정 가능 거리에 기초하여 기준 주파수 및 상기 기준 주파수와 제1 주파수 간격을 가지는 제1 측정 주파수를 결정하고,
상기 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 타겟의 초기 거리를 계산하며,
상기 기준 주파수 대비 상기 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정하고,
상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차 및 상기 기준 주파수와 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 측정하며,
상기 송수신부는,
복수의 신호 혼합기와 위상차를 갖는 신호 분배기로 구성된 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들을 출력하는 레이더 장치.In the radar device,
a signal source generator generating a radar signal of variable frequency;
a transceiver for transmitting and receiving the generated radar signal; and
A signal processing unit for measuring a distance of a target using a radar signal transmitted and received through the transceiver
including,
The signal processing unit,
Determine a reference frequency and a first measurement frequency having a first frequency interval with the reference frequency based on the maximum measurable distance of the radar device,
calculating the initial distance of the target by using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the first measurement frequency,
determining a second measurement frequency having a second frequency interval greater than the first frequency interval with respect to the reference frequency;
The final distance of the target is measured using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency and the maximum measurable distance that can be measured through the reference frequency and the second measurement frequency,
The transceiver unit,
A radar device for outputting radar signals collected as complex signals of different angles through a multi-phase transformation structure composed of a plurality of signal mixers and a signal distributor having a phase difference.
상기 신호처리부는,
상기 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들에 대해 최소 제곱 기법 기반의 원 적합 기법 및 그람-슈미트 정규화 기법을 통해 DC-오프셋 및 I/Q 불균형을 교정하는 레이더 장치.16. The method of claim 15,
The signal processing unit,
A radar device that corrects DC-offset and I/Q imbalance through the least-squares method-based circle fitting method and Gram-Schmidt regularization method for radar signals collected as complex signals of different angles through the multi-phase transformation structure .
상기 신호처리부는,
상기 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정된 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호에 대해 복수의 송수신 위상차들에 대한 평균을 통해 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산하는 레이더 장치.17. The method of claim 16,
The signal processing unit,
A radar device for calculating a transmission/reception phase difference with improved accuracy by averaging a plurality of transmission/reception phase differences with respect to a radar signal collected as a complex signal of different angles in which the DC-offset and I/Q imbalance are corrected.
주파수가 가변 되는 레이더 신호를 생성하는 신호원 생성부;
상기 생성된 레이더 신호를 송수신하는 송수신부; 및
상기 송수신부를 통해 송수신되는 레이더 신호를 이용하여 타겟의 거리를 측정하는 신호처리기
를 포함하고,
상기 신호처리부는,
상기 레이더 장치를 기준으로 타겟을 측정하고자 하는 특정 영역의 최대 거리에 기초하여 제1 주파수 간격을 가지는 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 결정하고,
상기 레이더 장치를 기준으로 상기 특정 영역의 최소 거리에 기초하여 상기 기준 주파수 대비 제1 주파수 간격보다 큰 제2 주파수 간격을 가지는 제2 측정 주파수를 결정하며,
상기 기준 주파수 및 제1 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 상기 타겟의 제1 측정 거리를 계산하고,
상기 계산된 타겟의 제1 측정 거리가 상기 특정 영역의 최소 거리 이상인 경우, 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 가지는 레이더 신호들 각각에 대한 송수신 위상차를 이용하여 상기 타겟의 제2 측정 거리를 계산하며,
상기 계산된 타겟의 제2 측정 거리가 상기 특정 영역의 최대 거리 및 최소 거리의 차 이하인 경우, 상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하는 것으로 식별하고,
상기 송수신부는,
복수의 신호 혼합기와 위상차를 갖는 신호 분배기로 구성된 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들을 출력하는 레이더 장치.In the radar device,
a signal source generator generating a radar signal of variable frequency;
a transceiver for transmitting and receiving the generated radar signal; and
A signal processor for measuring a distance of a target using a radar signal transmitted and received through the transceiver
including,
The signal processing unit,
determining a reference frequency and a first measurement frequency having a first frequency interval based on the maximum distance of a specific area to measure a target with respect to the radar device;
determining a second measurement frequency having a second frequency interval greater than a first frequency interval with respect to the reference frequency based on the minimum distance of the specific area with respect to the radar device,
calculating the first measurement distance of the target by using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the first measurement frequency;
When the calculated first measurement distance of the target is greater than or equal to the minimum distance of the specific region, the second measurement distance of the target is calculated using the transmission/reception phase difference for each of the radar signals having the reference frequency and the second measurement frequency, ,
When the calculated second measurement distance of the target is less than or equal to the difference between the maximum distance and the minimum distance of the specific area, it is identified that the target exists within the specific area,
The transceiver unit,
A radar device for outputting radar signals collected as complex signals of different angles through a multi-phase transformation structure composed of a plurality of signal mixers and a signal distributor having a phase difference.
상기 신호처리부는,
상기 타겟이 상기 특정 영역 내에 존재하는 것으로 식별된 경우, 상기 타겟의 제2 측정 거리와 상기 기준 주파수 및 제2 측정 주파수를 통해 측정 가능한 최대 측정 가능 거리를 이용하여 상기 타겟의 최종 거리를 디스플레이에 표시하는 레이더 장치.19. The method of claim 18,
The signal processing unit,
When the target is identified as being within the specific area, the final distance of the target is displayed on the display using the second measuring distance of the target and the maximum measurable distance measurable through the reference frequency and the second measuring frequency radar device.
상기 신호처리부는,
상기 다중 위상 변환 구조를 통해 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호들에 대해 최소 제곱 기법 기반의 원 적합 기법 및 그람-슈미트 정규화 기법을 통해 DC-오프셋 및 I/Q 불균형을 교정하고,
상기 DC-오프셋 및 I/Q 불균형이 교정된 서로 다른 각도의 복소 신호로 수집된 레이더 신호에 대해 복수의 송수신 위상차들에 대한 평균을 통해 정확도가 향상된 송수신 위상차를 계산하는 레이더 장치.
19. The method of claim 18,
The signal processing unit,
Correcting DC-offset and I/Q imbalance through least-squares method-based circle fitting method and Gram-Schmidt normalization method for radar signals collected as complex signals of different angles through the multi-phase transformation structure,
A radar device for calculating a transmission/reception phase difference with improved accuracy by averaging a plurality of transmission/reception phase differences with respect to a radar signal collected as a complex signal of different angles in which the DC-offset and I/Q imbalance are corrected.
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