KR20220071413A - 저전력 구동 가능한 ｆｍｃｗ 레이더 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

저전력 구동 가능한 ｆｍｃｗ 레이더 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

FMCW 레이더 장치는, 주파수가 주기적으로 변조된 신호를 생성하는 신호 생성기; 신호 생성기의 출력을 송신하는 송신기; 반사파를 수신하는 수신기; 상기 수신기에서 수신된 반사파를 측정하는 측정기; 및 상기 측정기에서 측정된 대상 객체의 정보를 이용하여 상기 신호 생성기의 동작을 제어하는 제어기;를 포함한다.

Description

저전력 구동 가능한 ＦＭＣＷ 레이더 장치 및 그 구동 방법{FMCW RADAR APPARATUS CAPABLE OF LOWE-POWER DRIVING AND DRIVING METHOD THEREFOR}
본 발명은 저전력 구동 가능한 FMCW(Frequency-Modulated Continuous Wave) 레이더 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
도 1은 FMCW(Frequency-Modulated Continuous Wave) 레이더 장치의 송신파 및 수신파의 파형을 나타낸다.
FMCW 레이더는, 도 1과 같이 선형 주파수를 반복적으로 변조하여 신호를 송신한다.
아울러, 물건이나 사람과 같은 대상 객체로부터 반사된 수신파를 송신 신호의 일부를 이용해 위상 검파시키면 거리에 따른 주파수의 비트 신호가 출력한다.
즉, 이 주파수의 비트 신호를 처리하여, 해당 대상 객체의 거리를 측정할 수 있게 된다.
구체적으로 FMCW 레이더 장치는, 반사파의 주파수 편이 및 지연 시간을 송신파와 비교하는 것에 의해 대상 객체의 존재 유무, 변이 속도 및 거리를 측정한다.
그런데, FMCW 레이더 장치의 송신을 주기적으로 실시할 경우, 소비 전력이 높아져서 이에 대한 개선이 요구된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 송신을 대기 모드 및 일반 모드로 실시하는 것에 의해 소비 전력을 감소시킬 수 있는 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 FMCW 레이더 장치는, 주파수가 주기적으로 변조된 신호를 생성하는 신호 생성기; 신호 생성기의 출력을 송신하는 송신기; 및 반사파를 수신하는 수신기; 상기 수신기에서 수신된 반사파를 측정하는 측정기; 및 상기 측정기에서 측정된 대상 객체의 정보를 이용하여 상기 신호 생성기 또는 상기 송신기의 동작을 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제어기는, 대기 모드에서, 상기 송신기의 출력의 전력 레벨이 제 1 시간 간격의 펄스 신호로 나타나도록 상기 신호 생성기 또는 상기 송신기의 동작을 제어하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제어기는, 상기 대기 모드로 전환 이전의 일반 모드에서의 대상 객체의 속도 정보를 이용하여, 상기 제 1 시간을 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어기는, 상기 대기 모드에서 수신된 반사파에 의해 대상 객체가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 신호 생성기 또는 상기 송신기가 일반 모드에서 동작하도록 제어한다.
바람직하게는, 상기 제어기는, 상기 일반 모드에서, 상기 신호 생성기 또는 상기 송신기가 연속적으로 동일한 전력 레벨의 신호를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 FMCW 레이더 장치의 구동 방법은, 주파수가 주기적으로 변조된 신호를 생성하는 신호 생성 단계; 신호 생성 단계의 출력을 송신하는 송신 단계; 반사파를 수신하는 수신 단계; 상기 수신 단계에서 수신된 반사파를 측정하는 측정 단계; 및 상기 측정 단계에서 측정된 대상 객체의 정보를 이용하여 상기 신호 생성 단계 또는 송신 단계의 동작을 제어하는 제어 단계;를 포함한다.
구체적으로, 상기 제어 단계는, 대기 모드에서, 상기 송신 단계의 출력의 전력 레벨이 제 1 시간 간격의 펄스 신호로 나타나도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제어 단계는, 상기 대기 모드로 전환 이전의 일반 모드에서의 대상 객체의 속도 정보를 이용하여, 상기 제 1 시간을 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어 단계는, 상기 대기 모드에서 수신된 반사파에 의해 대상 객체가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 신호 생성 단계 또는 상기 송신 단계가 일반 모드에서 동작하도록 제어한다.
바람직하게는, 상기 제어 단계는, 상기 일반 모드에서, 상기 신호 생성 단계 또는 상기 송신 단계가 연속적으로 동일한 전력 레벨의 신호를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치 및 그 구동 방법에 따르면, 송신을 대기 모드 및 일반 모드로 실시하는 것에 의해 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 FMCW 레이더의 송신파 및 수신파의 파형도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치의 구성도.
도 3은 대기 모드에서의 송신기의 출력 에너지의 파형도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치의 구동 방법의 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치 및 그 구동 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예들은 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 저전력 구동 가능한 FMCW(Frequency-Modulated Continuous Wave) 레이더 장치(100)의 구성도를 나타낸다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치(100)는, 발진기(10), 신호 생성기(20), 송신기(30), 수신기(40), 측정기(50) 및 제어기(60)를 포함하여 구성된다.
발진기(10)는, 고속으로 턴온이 가능한 오실레이터를 이용하는 것이 바람직하다.
신호 생성기(20)는, 발진기(10)의 출력을 이용하여 주파수가 주기적으로 변조된 신호를 생성하는 역할을 한다.
송신기(30)는, 신호 생성기(20)로부터 출력된 주파수 변조 신호를 송신한다.
아울러, 수신기(40)는 송신기(30)에서 송신된 신호의 반사파를 수신하는 역할을 한다.
측정기(50)는, 수신기(40)에서 수신된 반사파를 측정하는 역할을 한다. 측정기(50)는 수신기(40)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 이용하여 구현될 수 있다.
제어기(60)는, 측정기(50)에서 측정된 대상 객체의 정보를 이용하여 신호 생성기(20) 및/또는 송신기(30)의 동작을 제어하는 것이 바람직하다. 제어기(60)는 프로세서의 적어도 일부를 이용하여 구현될 수 있으며, 측정기(50)의 출력을 이용하여 해당 대상 객체의 거리 및 속도 정보를 산출할 수 있다.
도 3은 대기 모드에서의 송신기(30)의 출력 에너지의 파형을 나타낸다.
즉, 제어기(60)는, 대기 모드에서, 신호 생성기(20) 또는 송신기(30)가 제 1 시간 간격으로 동작하도록 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 대기 모드로의 전환은, 신호 생성기(20)로부터 실시될 수도 있고, 송신기(30)에서만 실시될 수도 있다.
즉, 제 1 시간 간격 중 아주 일부 시간인 제 2 시간 동안만 신호 생성기(20) 및/또는 송신기(30)는 신호를 출력하고, 그 이외의 시간에서는 대기 모드로 전환되게 된다. 구체적으로, 제어기(60)는, 대기 모드에서, 신호 생성기(20) 또는 송신기(30)의 출력의 전력 레벨이 제 1 시간 간격의 펄스 신호로 나타나도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
예를 들면, 제 1 시간 간격은 1000ms으로 설정될 수 있고, 제 1 시간은 10ms으로 설정될 수 있다. 본 발명의 FMCW 레이더를 위한 저전력 구동 장치의 일반 모드에서의 소비 전류가 45mA라고 할 때, 이러한 대기 모드의 경우에는 45uA의 소비 전력에 의해 동작이 가능하다.
아울러, 제어기(60)는, 대기 모드로 전환 이전의 일반 모드에서의 대상 객체의 속도 정보를 이용하여, 제 1 시간을 설정하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 제어기(60)는, 일반 모드에서 이동하는 대상 객체가 검출되지 않은 시간이 일정 시간이 경과하면 신호 생성기(20) 및/또는 송신기(30)를 대기 모드로 전환한다. 다만, 이전 일반 모드에서의 검출된 대상 객체의 속도가 고속인 경우에는 대기 모드의 제 1 시간 간격은, 검출된 대상 객체의 속도가 저속인 경우에 비해 짧은 것이 바람직하다. 왜냐하면, 검출되지 않게 된 해당 대상 객체가 고속으로 이동하여 다시 빠른 시간 이내에 검출될 수 있기에 제 1 시간 간격을 짧게할 필요가 있는 것이다.
아울러, 제어기(60)는, 대기 모드에서 수신된 반사파에 의해 대상 객체가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 신호 생성기(20) 및/또는 송신기(30)가 일반 모드로 전환하여 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어기(60)는, 일반 모드에서, 신호 생성기(20) 및/또는 송신기(30)가 연속적으로 동일한 전력 레벨의 신호를 출력하도록 제어하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치(100)의 구동 방법의 흐름도를 나타낸다.
본 발명의 구동 방법은, 상술한 본 발명의 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치(100)를 이용하므로 별도의 설명이 없더라도 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치(100)의 모든 특징을 포함하고 있음은 물론이다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 구동 방법은, 주파수가 주기적으로 변조된 신호를 생성하는 신호 생성 단계(S10); 신호 생성 단계(S10)의 출력을 송신하는 송신 단계(S20); 반사파를 수신하는 수신 단계(S30); 수신 단계(S30)에서 수신된 반사파를 측정하는 측정 단계(S40); 및 측정 단계(S40)에서 측정된 대상 객체의 정보를 이용하여 신호 생성 단계(S10) 및 신호 생성 단계(S10) 또는 송신 단계(S20)의 동작을 제어하는 제어 단계(S50);를 포함한다.
제어 단계(S50)는, 대기 모드에서, 신호 생성 단계(S10) 또는 송신 단계(S20))의 출력의 전력 레벨이 제 1 시간 간격의 펄스 신호로 나타나도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 제어 단계(S50)는, 대기 모드로 전환 이전의 일반 모드에서의 대상 객체의 속도 정보를 이용하여, 제 1 시간을 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 제어 단계(S50)는, 대기 모드에서 수신된 반사파에 의해 대상 객체가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 신호 생성 단계(S10) 또는 송신 단계(S20)가 일반 모드에서 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 제어 단계(S50)는, 일반 모드에서, 신호 생성 단계(S10) 또는 송신 단계(S20)가 연속적으로 동일한 전력 레벨의 신호를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 저전력 구동 가능한 FMCW 레이더 장치(100) 및 그 구동 방법에 따르면, 송신을 대기 모드 및 일반 모드로 실시하는 것에 의해 소비 전력을 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
100 : FMCW 레이더 장치
10 : 발진기
20 : 신호 생성기
30 : 송신기
40 : 수신기
50 : 측정기
60 : 제어기

Claims (12)

  1. FMCW 레이더 장치에 있어서,
    주파수가 주기적으로 변조된 신호를 생성하는 신호 생성기;
    신호 생성기의 출력을 송신하는 송신기; 및
    반사파를 수신하는 수신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 FMCW 레이더 장치는,
    상기 수신기에서 수신된 반사파를 측정하는 측정기; 및
    상기 측정기에서 측정된 대상 객체의 정보를 이용하여 상기 신호 생성기 또는 상기 송신기의 동작을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는,
    대기 모드에서, 상기 송신기의 출력의 전력 레벨이 제 1 시간 간격의 펄스 신호로 나타나도록 상기 신호 생성기 또는 상기 송신기의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 대기 모드로 전환 이전의 일반 모드에서의 대상 객체의 속도 정보를 이용하여, 상기 제 1 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 대기 모드에서 수신된 반사파에 의해 대상 객체가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 신호 생성기 또는 상기 송신기가 일반 모드에서 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 일반 모드에서, 상기 신호 생성기 또는 상기 송신기가 연속적으로 동일한 전력 레벨의 신호를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 FMCW 레이더 장치.
  7. FMCW 레이더 장치의 구동 방법에 있어서,
    주파수가 주기적으로 변조된 신호를 생성하는 신호 생성 단계;
    신호 생성 단계의 출력을 송신하는 송신 단계; 및
    반사파를 수신하는 수신 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 방법은,
    상기 수신 단계에서 수신된 반사파를 측정하는 측정 단계; 및
    상기 측정 단계에서 측정된 대상 객체의 정보를 이용하여 상기 신호 생성 단계 또는 송신 단계의 동작을 제어하는 제어 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    대기 모드에서, 상기 송신 단계의 출력의 전력 레벨이 제 1 시간 간격의 펄스 신호로 나타나도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 대기 모드로 전환 이전의 일반 모드에서의 대상 객체의 속도 정보를 이용하여, 상기 제 1 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 대기 모드에서 수신된 반사파에 의해 대상 객체가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 신호 생성 단계 또는 상기 송신 단계가 일반 모드에서 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 일반 모드에서, 상기 신호 생성 단계 또는 상기 송신 단계가 연속적으로 동일한 전력 레벨의 신호를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
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