KR20220063355A - 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치 - Google Patents

감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치에 관한 것으로, 차량 내부 공간 중에서 측정 객체(대상)가 존재하지 않는 영역을 제외하고, 측정 객체가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포를 형성함으로써 차량 내부용 레이더 장치의 탐지 성능을 향상할 수 있도록 한 것이다.

Description

감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치{In-cabin radar apparatus formed a receiving beam distribution enhancing detection region}
본 발명은 차량 내부에 설치되는 레이더 장치에 관련한 것으로, 특히 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치에 관한 것이다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0092134호(2018.08.17)에서 차량용 레이더의 송신 칩과 수신 칩 사이에 연결되어 국부 발진 신호를 전송하는 신호 라인에 하이 패스 필터를 배치함으로써, 국부 발진 신호가 전송되는 신호 라인을 통해 저주파 노이즈가 수신 칩으로 유입되는 것을 방지하는 레이더를 제시하고 있다.
차량의 내부에 설치되는 차량 내부용 레이더(In-cabin radar)는 차량의 내부 상부에 설치되어, 탑승 인원을 파악하거나, 운전자의 자세, 졸음 여부, 맥박, 호흡 등을 검출하는 용도로 사용된다.
이러한 차량 내부용 레이더는 근거리 탐지용이므로, 차량 내부 공간에 맞는 가상 어레이 패턴(virtual array pattern) 즉, 수신 빔 분포를 형성하도록 설계되어야 한다.
그런데, 차량 내부 공간 중에서 차량의 앞좌석과 뒷좌석 사이의 등받이 부분은 측정 객체(대상)가 존재하지 않는 영역이므로, 이 부분을 제외한 수신 빔 분포를 형성하도록 구현한다면, 더욱 우수한 탐지 성능을 가진 내부용 레이더 장치를 제공할 수 있을 것이다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0092134호(2018.08.17)
본 발명은 차량 내부 공간 중에서 측정 객체(대상)가 존재하지 않는 영역을 제외하고, 측정 객체가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포를 형성함으로써 탐지 성능을 향상할 수 있는 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치가 i개의 송신 채널을 통해 레이더 신호를 송출하고, 차량 내부의 객체로부터 반사되어 j개의 수신 채널을 통해 수신되는 레이더 신호를 처리하여 측정 객체가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포를 생성하고, 생성된 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포로부터 차량 내부의 객체를 인식하는 제어부와; 제어부에 대해 수평한 방향 일측에 설치되고, i군의 송신 안테나들이 수직한 방향으로 경사지게 배치되되, 각군의 송신 안테나들은 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 송신 안테나들을 포함하는 송신 안테나부와; 제어부에 대해 수직한 방향 일측에 설치되고, j군의 수신 안테나들이 수평한 방향으로 경사지게 배치되되, 각군의 수신 안테나들은 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 수신 안테나들을 포함하는 수신 안테나부를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치가 제어부와 i군의 송신 안테나들 각각을 전기적으로 연결하는 i개의 송신측 급전 라인과; 제어부와 j군의 수신 안테나들 각각을 전기적으로 연결하는 j개의 수신측 급전 라인을 더 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 송신측 급전 라인이 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 수신측 급전 라인이 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 송신측 급전 라인이 코플래너 웨이브가이드(coplanar waveguide) 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 수신측 급전 라인이 코플래너 웨이브가이드(coplanar waveguide) 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, i군의 송신 안테나들이 j군의 수신 안테나부과는 반대 방향으로 경사지게 형성되어 물리적으로 180도의 각도를 이루도록 구현될 수 있다.
본 발명은 차량 내부 공간 중에서 측정 객체(대상)가 존재하지 않는 영역을 제외하고, 측정 객체가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포를 형성함으로써 차량 내부용 레이더 장치의 탐지 성능을 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치에 의해 생성되는 수신 빔 분포를 예시한 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치의 송신측 급전 라인에 형성되는 임피던스 매칭 패턴을 예시한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치의 수신측 급전 라인에 형성되는 임피던스 매칭 패턴을 예시한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치의 한쌍의 송신 안테나들 및 한쌍의 수신 안테나들의 간격을 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만으로 구현한 경우의 방사 패턴을 예시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치(100)는 제어부(110)와, 송신 안테나부(120)와, 수신 안테나부(130)를 포함한다.
제어부(110)는 i개의 송신 채널을 통해 레이더 신호를 송출하고, 차량 내부의 객체로부터 반사되어 j개의 수신 채널을 통해 수신되는 레이더 신호를 처리하여 측정 객체(대상)가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포를 생성하고, 생성된 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포로부터 차량 내부의 객체를 인식한다.
송신 안테나부(120)는 제어부(110)에 대해 수평한 방향 일측에 설치되고, i군의 송신 안테나(121)들이 수직한 방향으로 경사지게 배치되되, 각군의 송신 안테나(121)들은 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 송신 안테나(121a)(121b)들을 포함한다.
수신 안테나부(130)는 제어부(110)에 대해 수직한 방향 일측에 설치되고, j군의 수신 안테나(131)들이 수평한 방향으로 경사지게 배치되되, 각군의 수신 안테나(131)들은 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 수신 안테나(131a)(131b)들을 포함한다.
예컨대, i군의 송신 안테나(121)들이 j군의 수신 안테나(131)들과는 반대 방향으로 경사지게 형성되어 물리적으로 180도의 각도를 이루도록 구현될 수 있다. i군의 송신 안테나(121)들과 j군의 수신 안테나(131)들을 경사지게 구현할 경우, 안테나 설치 면적을 줄일 수 있다.
그리고, 각군의 송신 안테나(121)들에 포함되는 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 송신 안테나(121a)(121b)들 및 각군의 수신 안테나(131)들에 포함되는 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 수신 안테나(131a)(131b)들에 의해 중앙 부위는 좁은 수신 빔 분포가 형성되고, 전방 영역(Front region)과 후방 영역(Rear region)은 넓은 수신 빔 분포가 형성된다.
이 때, 좁은 수신 빔 분포가 형성되는 중앙 부위는 차량 내부 공간 중에서 차량의 앞좌석과 뒷좌석 사이의 등받이 부분 즉, 측정 객체(대상)가 존재하지 않는 영역이고, 넓은 수신 빔 분포가 형성되는 전방 영역(Front region)과 후방 영역(Rear region)은 측정 객체(대상)가 존재하는 차량의 앞좌석 부분과 뒷좌석 부분이다.
바람직하게는 제어부(110)가 송신 안테나부(120)의 각군의 송신 안테나(121)들을 통해 순차적으로 레이더 신호를 송출하고, 각군의 송신 안테나들 각각이 레이더 신호를 송출할 때마다 수신 안테나부(130)의 모든 군의 수신 안테나(131)들을 통해 일괄적으로 레이더 신호를 수신하도록 구현될 수 있다.
한편, 제어부(110)는 송신 안테나부(120)의 각군의 송신 안테나(121)들을 통해 출력되는 주파수 신호와, 수신 안테나부(130)의 각군의 수신 안테나(131)들을 통해 수신되는 주파수 신호의 주파수 천이를 분석해 가상 어레이 패턴(virtual array pattern) 즉, 수신 빔 분포를 생성하고, 이로부터 차량 내부의 객체를 인식한다.
이 때, 각군의 송신 안테나(121)들에 포함되는 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 송신 안테나(121a)(121b)들 및 각군의 수신 안테나(131)들에 포함되는 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 수신 안테나(131a)(131b)들에 의해 도 2 에 도시한 바와 같은 측정 객체가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포가 형성된다.
도 2 는 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치에 의해 생성되는 수신 빔 분포를 예시한 도면이다. 도 2 를 참조해 보면, 차량 내부 공간 중에서 차량의 앞좌석과 뒷좌석 사이의 등받이 부분 즉, 측정 객체(대상)가 존재하지 않는 영역을 제외한 앞좌석 부분과 뒷좌석 부분만 강조된 수신 빔 분포가 형성됨을 볼 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 차량 내부 공간 중에서 측정 객체(대상)가 존재하지 않는 영역을 제외하고, 측정 객체가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포를 형성함으로써 차량 내부용 레이더 장치의 탐지 성능을 향상할 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치(100)가 i개의 송신측 급전 라인(140)과, j개의 수신측 급전 라인(150)을 더 포함할 수 있다.
i개의 송신측 급전 라인(140)은 제어부(110)와 i군의 송신 안테나(121)들 각각을 전기적으로 연결한다. 예컨대, 송신측 급전 라인(140)이 불필요한 방사를 줄이기 위해 특정 주파수 대역에 대한 감쇄 특성을 가지는 코플래너 웨이브가이드(coplanar waveguide) 형태로 구현될 수 있다.
j개의 수신측 급전 라인(150)은 제어부(110)와 j군의 수신 안테나(131)들 각각을 전기적으로 연결한다. 예컨대, 수신측 급전 라인(150)이 불필요한 방사를 줄이기 위해 특정 주파수 대역에 대한 감쇄 특성을 가지는 코플래너 웨이브가이드(coplanar waveguide) 형태로 구현될 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해, i개의 송신측 급전 라인(140)을 통해 제어부(110)와 i군의 송신 안테나(120)들 각각이 전기적으로 연결되고, j개의 수신측 급전 라인(150)을 통해 제어부(110)와 j군의 수신 안테나(130)들 각각이 전기적으로 연결된다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 송신측 급전 라인(140) 또는/및 수신측 급전 라인(150)이 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭 패턴(141)(151)을 포함할 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치의 송신측 급전 라인에 형성되는 임피던스 매칭 패턴을 예시한 도면이다.
도 3 을 참조해 보면, 송신 안테나(121)와 전기적으로 접속되는 부분 근방의 송신측 급전 라인(140)에 송신측 급전 라인(140) 넓이보다 넓은 임피던스 매칭 패턴(141)이 형성되어 있음을 볼 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치의 수신측 급전 라인에 형성되는 임피던스 매칭 패턴을 예시한 도면이다.
도 4 를 참조해 보면, 수신 안테나(131)와 전기적으로 접속되는 부분 근방의 수신측 급전 라인(150)에 수신측 급전 라인(150) 넓이보다 넓은 임피던스 매칭 패턴(151)이 형성되어 있음을 볼 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치의 한쌍의 송신 안테나들 및 한쌍의 수신 안테나들의 간격을 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만으로 구현한 경우의 방사 패턴을 예시한 도면으로, 감지 영역이 2개의 영역으로 구분되어 형성됨을 볼 수 있다. 이에 따라, 측정 객체가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포를 형성할 수 있게 된다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명은 차량 내부 공간 중에서 측정 객체(대상)가 존재하지 않는 영역을 제외하고, 측정 객체가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포를 형성함으로써 차량 내부용 레이더 장치의 탐지 성능을 향상할 수 있으므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 차량 내부용 레이더(in-cabin radar) 관련 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
100 : 차량 내부용 레이더 장치
110 : 제어부
120 : 송신 안테나부
121 : 송신 안테나
121a, 121b : 송신 안테나 패턴
130 : 수신 안테나부
131 : 수신 안테나
131a, 131b : 수신 안테나 패턴
140 : 송신측 급전 라인
141 : 임피던스 매칭 패턴
150 : 수신측 급전 라인
151 : 임피던스 매칭 패턴

Claims (7)

  1. i개의 송신 채널을 통해 레이더 신호를 송출하고, 차량 내부의 객체로부터 반사되어 j개의 수신 채널을 통해 수신되는 레이더 신호를 처리하여 측정 객체가 존재하는 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포를 생성하고, 생성된 감지 영역만 강조된 수신 빔 분포로부터 차량 내부의 객체를 인식하는 제어부와;
    제어부에 대해 수평한 방향 일측에 설치되고, i군의 송신 안테나들이 수직한 방향으로 경사지게 배치되되, 각군의 송신 안테나들은 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 송신 안테나들을 포함하는 송신 안테나부와;
    제어부에 대해 수직한 방향 일측에 설치되고, j군의 수신 안테나들이 수평한 방향으로 경사지게 배치되되, 각군의 수신 안테나들은 서로의 거리가 송수신 파장의 0.6 파장 이상 내지 1 파장 미만의 간격을 가지는 한쌍의 수신 안테나들을 포함하는 수신 안테나부를;
    포함하는 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치가:
    제어부와 i군의 송신 안테나들 각각을 전기적으로 연결하는 i개의 송신측 급전 라인과;
    제어부와 j군의 수신 안테나들 각각을 전기적으로 연결하는 j개의 수신측 급전 라인을;
    더 포함하는 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    송신측 급전 라인이:
    임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭 패턴을 포함하는 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    수신측 급전 라인이:
    임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭 패턴을 포함하는 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    송신측 급전 라인이:
    코플래너 웨이브가이드(coplanar waveguide) 형태로 구현되는 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    수신측 급전 라인이:
    코플래너 웨이브가이드(coplanar waveguide) 형태로 구현되는 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    i군의 송신 안테나부이:
    j군의 수신 안테나부과는 반대 방향으로 경사지게 형성되어 물리적으로 180도의 각도를 이루는 감지 영역이 강조된 수신 빔 분포를 형성하는 차량 내부용 레이더 장치.
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