KR20220089824A

KR20220089824A - Smart sensor device for detecting obstacles in mobile devices

Info

Publication number: KR20220089824A
Application number: KR1020200180369A
Authority: KR
Inventors: 윤종규; 허진영
Original assignee: 주식회사 트라이윙
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-06-29

Abstract

본 발명은, 이동기기용 스마트센서장치 및 감지방법과 그를 위한 안테나 장치에 관한 것으로서, N(N은 4상의 짝수)개의 송신안테나와 분배기(Divider)를 포함하되, 상기 분배기가 각 송신안테나에 공급되는 파워의 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상비율을 기설정된 값으로 설정함으로써, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능한 송신 빔패턴을 형성하고, 그를 통하여 중/장거리 타겟과 근거리 타겟 감지가 동시에 이루어질 수 있다.The present invention relates to a smart sensor device for a mobile device, a sensing method, and an antenna device therefor, comprising N (N is an even number of 4 phases) transmitting antennas and a divider, wherein the divider is supplied to each transmitting antenna By setting the power ratio, which is the ratio of power, and the phase ratio, which is the phase ratio of the signal transmitted from each transmitting antenna, to a preset value, a transmission beam pattern capable of detecting medium/long-range and short-range detection is formed at the same time. Target and short-range target detection can be performed simultaneously.

Description

Smart sensor device for detecting obstacles in mobile devices

본 발명의 일 실시예는 이동기기용 스마트센서장치 및 감지방법과 그를 위한 안테나 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 이동기기용 레이더에서 장거리/중거리용송신 안테나와 근거리용 송신 안테나를 통합하는 하나의 안테나부를 이용하되, 장거리/근거리 물체 모두를 감지할 수 있는 송신 레이더 빔 패턴을 형성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a smart sensor device for a mobile device, a sensing method, and an antenna device therefor. More specifically, an apparatus and method for forming a transmission radar beam pattern capable of detecting both long-range and short-range objects using one antenna unit integrating a long-distance/medium-range transmission antenna and a short-distance transmission antenna in a radar for mobile devices is about

이동기기 등에 탑재되는 레이더 장치는 이동기기 제어를 수행하기 위한 센서장치로 널리 이용되고 있으며, 일정한 주파수를 가지는 전자기파를 송출하고 대상체에서 반사된 신호를 수신한 후, 수신한 신호를 처리함으로써 대상체의 위치 또는 속도 정보 등으로 추출하는 기능을 수행한다. 이러한 이동기기 제어에 사용되는 레이더는 고해상도의 각도 분해능을 가져야 하며, 하나의 안테나 어셈블리를 이용하여 비교적 좁은 각도 범위에서 멀리 있는 물체를 감지하기 위한 중/장거리(Mid/Long Range) 감지 기능과, 비교적 넓은 각도 범위에서 근거리 물체를 감지하기 위한 근거리(Short Range) 감지 기능을 가져야 한다. 한편, 일반적인 이동기기용 스마트센서 장치는 중/장거리 감지를 위한 송신 빔은 좁은 감지영역을 가지면서 멀리까지 도달하도록 샤프(Sharp)한 장거리용 빔패턴을 가져야 하며, 근거리 감지를 위한 송신빔은 넓은 감지영역을 커버하는 근거리용 빔패턴을 가져야 한다.Radar devices mounted on mobile devices are widely used as sensor devices to control mobile devices, transmit electromagnetic waves having a certain frequency, receive signals reflected from the objects, and then process the received signals to position the object. Alternatively, it performs a function of extracting speed information, etc. The radar used to control such mobile devices must have high-resolution angular resolution, and a mid/long-range detection function for detecting distant objects in a relatively narrow angular range using a single antenna assembly, and relatively It should have a short range detection function to detect a short-range object in a wide angle range. On the other hand, a general smart sensor device for mobile devices should have a sharp long-distance beam pattern so that the transmission beam for medium/long-range detection has a narrow detection area and reaches far away, and the transmission beam for short-distance detection has a wide detection area. It should have a beam pattern for short range that covers the area.

이러한 장거리용 빔패턴 및 근거이용 빔패턴을 달리 형성하기 위하여, 기존의 스마트센서 장치에서는 중/장거리용 송신 안테나(Tx_LR)와 근거리용 송신 안테나(Tx_SR)를 구분하여 구비하고 있는 것이 일반적이다.In order to form such a long-distance beam pattern and a near-field beam pattern differently, it is common in the existing smart sensor device to separately provide a medium/long-range transmission antenna (Tx_LR) and a short-range transmission antenna (Tx_SR).

스마트센서의 제어부는 시간분할로 중/장거리 감지 모드와 근거리 감지모드를 각각 수행하며, 중/장거리 감지모드에서는 중/장거리용 송신 안테나(Tx_LR)를 통하여 장거리용 빔패턴을 송출하고 장거리 타겟으로부터 반사된 반사신호를 수신하여 처리함으로써 장거리 타겟의 정보(위치, 거리, 각도, 속도 등)를 획득한다.The control unit of the smart sensor performs medium/long-range detection mode and short-range detection mode by time division, respectively. In the medium/long-range detection mode, the long-distance beam pattern is transmitted through the medium/long-range transmission antenna (Tx_LR) and reflected from the long-range target. The long-range target information (position, distance, angle, speed, etc.) is acquired by receiving and processing the reflected signal.

또한, 근거리 감지모드에서는 근거리용 송신 안테나(Tx_SR)를 통하여 근거리용 빔패턴을 송출하고 근거리 타겟으로부터 반사된 반사신호를 수신하여 처리함으로써 근거리 타겟의 정보(위치, 거리, 각도, 속도 등)를 획득한다.In addition, in the short-distance sensing mode, the short-distance target information (position, distance, angle, speed, etc.) do.

따라서, 이와 같은 중/장거리 감지모드와 근거리 감지모드를 모두 수행하기 위한 스마트센서 장치를 송신안테나 개수가 많아져서 센서의 소형화에 장애가 되고, 중/장거리 감지와 근거리 감지를 위하여 별도의 연산 및 신호처리를 수행해야 하므로 연상량이 많아지는 단점이 있다.Therefore, the number of transmission antennas of the smart sensor device for performing both the medium/long-range detection mode and the short-range detection mode becomes an obstacle to miniaturization of the sensor, and separate calculation and signal processing for medium/long-range detection and short-range detection There is a disadvantage in that the amount of association increases because it has to be performed.

이에 본 실시예는 간단한 구성과 작은 연산량을 가지는 이동기기용 스마트센서장치와 그를 위한 송신 빔 성형 방안을 제시한다.Accordingly, this embodiment proposes a smart sensor device for a mobile device having a simple configuration and a small amount of computation and a transmission beam shaping method therefor.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 간단한 구성과 작은 연산량을 가지는 이동기기용스마트센서장치와 그를 위한 안테나 장치를 제공하는 것이다.Against this background, it is an object of the present invention to provide a smart sensor device for a mobile device having a simple configuration and a small amount of computation, and an antenna device for the same.

본 발명의 다른 목적은 이동기기용 스마트센서 장치에서, 하나의 송신안테나부를 포함하되, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능한 송신 빔패턴을 형성하는 방안을 제공한다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a transmission beam pattern in a smart sensor device for a mobile device, including one transmission antenna unit, capable of medium/long-range detection and short-range detection at the same time.

본 실시예의 다른 목적은, 4개의 송신안테나와 분배기(Divider)를 포함하되, 상기 분배기가 각 송신안테나에 공급되는 파워의 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상비율을 기설정된 값으로 설정함으로써, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능한 송신 빔패턴을 형성할 수 있는 이동기기용 스마트센서 장치 및 그에 포함되는 안테나 장치를 제공하는 것이다.Another object of this embodiment includes four transmit antennas and a divider, wherein the divider is a power ratio that is a ratio of power supplied to each transmit antenna and a phase ratio that is a phase ratio of a signal transmitted from each transmit antenna. It is to provide a smart sensor device for a mobile device capable of forming a transmission beam pattern capable of simultaneous mid/long-range sensing and short-range sensing by setting a preset value, and an antenna device included therein.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는, 이동기기용 레이더 장치에서, 4개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 수신안테나부와, 상기 송신안테나부의 N개 송신안테나로 신호를 공급하는 분배기와, 상기 송신안테나부를 통하여 일정한 송신 빔 패턴을 가지는 송신신호를 송출하도록 제어하고, 상기 수신안테나에서 수신된 신호를 처리하여 타겟의 정보를 획득하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 분배기는 각 송신안테나에 공급되는 파워의 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상비율을 기설정된 값으로 설정함으로써, 상기 송신 빔 패턴이 중/장거리 및 근거리의 타겟을 모두 감지할 수 있는 형태로 빔 성형하는 이동기기용 스마트센서 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention, in a radar device for a mobile device, a transmitting antenna unit including four transmitting antennas, a receiving antenna unit, and a signal to the N transmitting antennas of the transmitting antenna unit a divider that supplies; a controller that controls to transmit a transmission signal having a predetermined transmission beam pattern through the transmission antenna unit, and processes the signal received from the reception antenna to obtain target information; By setting the power ratio, which is the ratio of power supplied to the antenna, and the phase ratio, which is the phase ratio of the signal transmitted from each transmission antenna, to a preset value, the transmission beam pattern can detect both medium/long-range and short-range targets. A smart sensor device for mobile devices that forms a beam in a shape is provided.

이 때, 송신 빔 패턴은 장거리 타겟 감지를 위한 중앙 피크를 가지는 메인파트와, 근거리 타겟 감지를 위하여 상기 메인파트 양측에 널-포인트(Null-point) 없이 배치되는 사이드 파트를 포함할 수 있다.In this case, the transmission beam pattern may include a main part having a central peak for detecting a long-range target, and side parts disposed on both sides of the main part without null-points for detecting a short-range target.

파워비율은 상기 N개의 송신안테나 중 중앙영역에 배치된 제1송신안테나의 파워가 상기 중앙영역 양측의 사이드영역에 배치되는 제2송신안테나의 파워보다 크도록 설정될 수 있다.The power ratio may be set such that the power of the first transmission antenna disposed in the central area among the N transmission antennas is greater than the power of the second transmission antennas disposed in side areas on both sides of the central area.

위상비율은 상기 N개의 송신안테나 중 중앙영역에 배치된 제1송신안테나를 통하여 송출되는 신호의 제1위상과, 상기 중앙영역 양측의 사이드 영역에 배치되는 제2송신안테나를 통하여 송출되는 신호의 제2위상을 정의하며, 상기 제1위상을 0도로 할 때, 상기 제2위상은 0도 내지 120도 중 하나의 위상값으로 설정될 수 있다.The phase ratio is the first phase of the signal transmitted through the first transmission antenna disposed in the central region among the N transmission antennas, and the second phase of the signal transmitted through the second transmission antennas disposed in side regions on both sides of the central region. Two phases are defined, and when the first phase is set to 0 degrees, the second phase may be set to one of 0 degrees to 120 degrees.

한편, 상기 분배기는 상기 각 송신안테나까지 공급되는 출력측 급전라인의 선폭을 가변시켜 상기 파워비율을 설정하고, 각 송신안테나까지 공급되는 급전라인의 길이를 가변시켜 상기 위상비율을 설정할 수 있다.On the other hand, the divider may set the power ratio by varying the line width of the output-side feed line supplied to each transmission antenna, and may set the phase ratio by varying the length of the feed line supplied to each transmission antenna.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 이동기기용 스마트센서 장치에 사용되는 안테나 장치로서, 상기 안테나장치는 4개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 수신안테나부와, 상기 송신안테나부의 N개 송신안테나로 연결되는 급전라인을 포함하여, 상기 N개의 송신안테나로 신호를 공급하는 분배기를 포함하며, 상기 분배기는 각 송신안테나에 공급되는 신호의 파워의 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상비율을 기설정된 값으로 설정되도록, 상기 각 송신안테나로 연결되는 상기 급전라인의 선폭 및 길이가 설정되는 안테나 장치를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, as an antenna device used in a smart sensor device for a mobile device, the antenna device includes a transmitting antenna unit including four transmitting antennas, a receiving antenna unit, and N transmitting antennas of the transmitting antenna unit. A divider for supplying a signal to the N transmit antennas, including a feed line connected to Provided is an antenna device in which a line width and a length of the feed line connected to each of the transmitting antennas are set so that a phase ratio, which is a phase ratio, is set to a preset value.

본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 4개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 수신안테나부와, 상기 송신안테나부의 N개 송신안테나로 신호를 공급하는 분배기와, 컨트롤러를 포함하는 이동기기용 스마트센서 장치를 이용한 감지 방법으로서, 상기 송신안테나부 및 분배기를 이용하여, 각 송신안테나에 공급되는 파워의 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상비율을 기설정된 값으로 설정함으로써, 중/장거리 타겟 및 근거리 타겟을 모두 감지할 수 있는 형태의 송신 빔 패턴으로 신호를 송출하는 단계와, 상기 수신안테냐부를 이용하여, 상기 중/장거리 타겟 및 근거리 타겟 중 하나 이상에서 반사된 수신신호를 수신하는 단계, 및, 상기 컨트롤러를 이용하여, 수신된 상기 수신신호를 처리하여 상기 중/장거리 타겟 및 근거리 타겟 중 하나 이상의 정보를 획득하는 단계를 포함하는 물체 감지방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a smart device for a mobile device including a transmitting antenna unit including four transmitting antennas, a receiving antenna unit, a distributor for supplying signals to the N transmitting antennas of the transmitting antenna unit, and a controller As a sensing method using a sensor device, a power ratio that is a ratio of power supplied to each transmission antenna and a phase ratio that is a phase ratio of a signal transmitted from each transmission antenna are set to a preset value using the transmission antenna unit and the divider By doing so, transmitting a signal in a form of a transmission beam pattern capable of detecting both the medium/long-range target and the short-range target, and using the receiving antenna unit, reflected from at least one of the medium/long-range target and the short-range target It provides an object detection method comprising the steps of: receiving a received signal; and using the controller, processing the received signal to obtain information on at least one of the medium/long-range target and the short-range target.

아래에서 설명할 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 간단한 구성과 작은 연산량을 가지는 이동기기용 스마트센서장치와 그를 위한 안테나 장치를 제공할 수 있다. 또한, 이동기기용 스마트센서 장치에서, 하나의 송신안테나부를 포함하되, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능한 송신 빔패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.As will be described below, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a smart sensor device for a mobile device having a simple configuration and a small amount of computation and an antenna device for the same. In addition, in the smart sensor device for a mobile device, including one transmission antenna unit, there is an effect that can form a transmission beam pattern capable of medium/long-range detection and short-range detection at the same time.

더 구체적으로는, 4개의 송신안테나와 분배기(Divider)를 포함하되, 상기 분배기가 각 송신 안테나에 공급되는 파워의 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상비율을 기설정된 값으로 설정함으로써, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능한 송신 빔패턴을 형성하고, 그를 통하여 중/장거리 타겟과 근거리 타겟 감지가 동시에 이루어질 수 있는 효과가 있다.More specifically, it includes four transmit antennas and a divider, wherein the divider sets a power ratio that is a ratio of power supplied to each transmit antenna and a phase ratio that is a phase ratio of a signal transmitted from each transmit antenna to a preset By setting the value, a transmission beam pattern capable of both medium/long-range detection and short-range detection is formed, and through this, the medium/long-range target and the short-range target can be detected at the same time.

도 1은 일반적인 이동기기용 스마트센서의 물체 감지 방식을 도시하며, 중/장거리 감지영역과 근거리 감지영역이 도시되어 있다.
도 2는 일반적인 이동기기 스마트센서 장치의 세부 구성도로서, 중장거리용 송신안테나와 근거리용 송신안테나가 포함된 예를 도시한다.
도 3은 도 2와 같은 일반적인 스마트센서 장치에서의 신호 송신 및 수신 타이밍도를 도시한다.
도 4 도 1과 같은 스마트센서 장치에서, 중장거리용 송신 빔 패턴과 근거리용 송신 빔 패턴의 예를 도시한다.
도 5는 본 실시예에 의한 스마트센서 장치의 전체적인 구성을 도시한다.
도 6은 본 실시예에 의한 스마트센서 장치에 포함되는 안테나 장치 중 송신안테나부와 분배기를 확대한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 실시예에 의한 안테나 장치 중 분배기에 대한 확대도이다.
도 9는 본 실시예에 의한 스마트센서 장치에서의 신호 송신 및 수신 타이밍도를 도시한다.
도 10 내지 도 14 본 실시예에 의한 스마트센서 장치에 의하여 생성되는 송신 빔 패턴의 여러 예를 도시하며, 각각 송신안테나의 개수(N), 분배기의 파워비율 및 위상비율에 따른 송신 빔 패턴의 형상을 예시한다.
도 15는 본 실시예에 의한 스마트센서 장치를 위한 타겟 감지 방법의 흐름도이다.1 shows an object detection method of a general smart sensor for mobile devices, and a medium/long-range detection area and a short-range detection area are shown.
2 is a detailed configuration diagram of a general smart sensor device for mobile devices, and shows an example in which a transmission antenna for medium and long distances and a transmission antenna for short distance are included.
FIG. 3 shows a signal transmission and reception timing diagram in a typical smart sensor device as shown in FIG. 2 .
4 shows an example of a transmission beam pattern for a medium and long range and a transmission beam pattern for a short distance in the smart sensor device as shown in FIG. 1 .
5 shows the overall configuration of the smart sensor device according to the present embodiment.
6 is an enlarged view of a transmitting antenna unit and a distributor among the antenna devices included in the smart sensor device according to the present embodiment.
7 and 8 are enlarged views of a splitter among the antenna device according to the present embodiment.
9 shows a signal transmission and reception timing diagram in the smart sensor device according to the present embodiment.
10 to 14 show various examples of transmission beam patterns generated by the smart sensor device according to the present embodiment, and the shape of the transmission beam pattern according to the number of transmission antennas (N), the power ratio of the splitter, and the phase ratio, respectively to exemplify
15 is a flowchart of a target detection method for a smart sensor device according to the present embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used.

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 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.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 should be understood that elements may also be “connected,” “coupled,” or “connected.”

도 1은 일반적인 이동기기용 스마트센서의 물체 감지 방식을 도시하며, 중/장거리 감지영역과 근거리 감지영역이 도시되어 있다.1 shows an object detection method of a general smart sensor for mobile devices, and a medium/long-range detection area and a short-range detection area are shown.

도 1과 같이, 이동기기용 스마트센서를 이용하여 이동기기 부근의 물체를 감지할 때, 전방의 장거리 타겟을 감지하는 중/장거리 감지 기능과, 이동기기 부근의 근거리 타겟을 감지하는 근거리 감지 기능을 모두 보유하여야 한다.As shown in Fig. 1, when detecting an object near a mobile device using a smart sensor for a mobile device, both the medium/long-range detection function to detect a long-range target in front and the short-range detection function to detect a short-range target near the mobile device should be retained

스마트센서가 사용되는 이동기기에서는 운전자의 주행 보조를 위하여 여러가지 형태의 운전자 보조 시스템(Driver Assistance System; DAS)이 사용되고 있다.In mobile devices using smart sensors, various types of driver assistance systems (DASs) are used to assist drivers in driving.

그 중에서 전방 이동기기을 추종하는 적응형 크루즈 시스템(Adaptive Cruise System; ACC)에서는 이동기기의 주행방향 전방에 있는 중장거리 타겟을 감지할 필요가 있다.Among them, in an adaptive cruise system (ACC) that follows a forward mobile device, it is necessary to detect a mid-to-long-range target in the forward direction of the mobile device.

한편, 전방 장애물 존재시 긴급하게 이동기기을 제동하거나 조향회피를 하는 자동 긴급 제동 시스템(Autonomous Emergency Braking System; AEB) 또는 자동 긴급 조향 시스템(Autonomous Emergency Steering System; AES)과, 차선 변경시 인접 차선 장애물과의 충돌을 방지하는 차선 변경 보조 시스템(Lane Changing Assistance; LCA) 시스템 등에서는 이동기기 부근의 근거리 장애물을 높은 정밀도로 감지할 필요가 있다.On the other hand, an Autonomous Emergency Braking System (AEB) or Autonomous Emergency Steering System (AES) that urgently brakes or avoids steering a moving device in the presence of an obstacle ahead, and an obstacle in the adjacent lane when changing lanes In the Lane Changing Assistance (LCA) system, etc., it is necessary to detect a short-distance obstacle in the vicinity of a mobile device with high precision.

이러한 필요성에 의하여, 도 1과 같이, 이동기기용 스마트센서 장치는 중장거리 감지를 위하여 비교적 좁은 감지각도를 가지면서 감지거리가 긴 장거리 감지영역(12)과, 넓은 감지각도와 작은 감지거리를 가지는 근거리 감지영역(14을 각각 구비하여야 한다.According to this necessity, as shown in FIG. 1 , the smart sensor device for a mobile device has a relatively narrow sensing angle and a long sensing distance for medium and long-distance sensing, and a short-distance sensing area 12 having a wide sensing angle and a small sensing distance. Each of the sensing areas 14 should be provided.

이를 위하여, 이동기기용 스마트센서 장치는 중장거리 감지를 위하여 중장거리 송신빔 패턴으로 송신신호를 송출해야 하고, 근거리 감지를 위해서는 중장거리 송신빔 패턴과 상이한 근거리 송신빔 패턴으로 송신신호를 송출해야 한다.To this end, the smart sensor device for a mobile device must transmit a transmission signal in a medium-long-range transmission beam pattern for mid- to long-distance sensing, and for short-distance sensing, a transmission signal must be transmitted in a short-range transmission beam pattern different from the mid-long-range transmission beam pattern.

이와 같이, 이동기기용 레이더에서는 중/장거리 레이더와 근거리 레이더를 통합할 필요가 있으며, 중/장거리 레이더와 근거리 레이더를 통합하기 위해서 송신 안테나를 상이하게 하고 수신 안테나를 공용화 하여 구현을 하는 것이 일반적이다.As such, in the radar for mobile devices, it is necessary to integrate the mid/long-range radar and the short-range radar, and in order to integrate the mid/long-range radar and the short-range radar, it is common to implement a different transmit antenna and a common receive antenna.

도 2는 일반적인 이동기기 스마트센서 장치의 세부 구성도로서, 중장거리용 송신안테나와 근거리용 송신안테나가 포함된 예를 도시한다.FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a general smart sensor device for mobile devices, and shows an example in which a transmission antenna for a medium and long distance and a transmission antenna for a short distance are included.

도 2와 같이, 일반적인 이동기기 스마트센서 장치는 송신안테나부(20)와 수신안테나부(30)를 포함하는 안테나 장치를 포함하고, 송신안테나부는 다시 장거리 감지를 위한 중장거리용 제1송신안테나 Tx1과, 근거리 감지를 위한 근거리용 제2송신안테나 Tx2를 포함한다.As shown in FIG. 2 , a typical mobile smart sensor device includes an antenna device including a transmitting antenna unit 20 and a receiving antenna unit 30 , and the transmitting antenna unit is a first transmitting antenna Tx1 for long-distance for long-distance sensing again. and a second transmitting antenna Tx2 for short-distance for short-distance sensing.

수신안테나 Rx는 중장거리 감지모드와 근거리 감지모드에서 공통적으로 사용되며, 2개의 송신안테나 Tx1, Tx2는 일정 거리 이격되어 배치되며, 그 일측에 수신안테나 Rx가 배치될 수 있다.The reception antenna Rx is commonly used in the mid-long-range detection mode and the short-range detection mode, and the two transmission antennas Tx1 and Tx2 are disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance, and the reception antenna Rx may be disposed on one side thereof.

이 때, 근거리용 제2송신안테나 Tx2는 중장거리용 제1송신안테나 Tx1과 수신안테나 Rx 사이에 배치될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.In this case, the second transmitting antenna Tx2 for short distance may be disposed between the first transmitting antenna Tx1 for medium and long distance and the receiving antenna Rx, but is not limited thereto.

스마트센서 장치는 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor; DSP)형태의 신호처리부(4)를 더 포함한다.The smart sensor device further includes a signal processing unit 4 in the form of a digital signal processor (DSP).

신호처리부는 송신안테나부를 통하여 신호를 송신하고 수신안테나를 통해서 대상체에서 반사된 신호를 수신하도록 제어하며, 수신된 신호를 기초로 대상체의 정보, 즉 대상체의 거리, 속도, 각도 등의 정보를 연산하는 기능을 수행한다.The signal processing unit transmits a signal through the transmitting antenna unit and controls to receive a signal reflected from the object through the receiving antenna, and calculates information of the object based on the received signal, that is, information such as distance, speed, angle of the object, etc. perform the function

한편, 스마트센서 장치는 사용되는 신호의 형태에 따라서, 펄스식, 주파수 변조 연속파(Frequency Modulation Continuous Wave; FMCW), 주파수 시프트 키잉(Frequency Shift Keying; FSK) 방식 등으로 분류될 수 있다.On the other hand, the smart sensor device may be classified into a pulse type, a Frequency Modulation Continuous Wave (FMCW), a Frequency Shift Keying (FSK) method, etc., depending on the type of signal used.

이 중에서 FMCW 방식의 레이더에서는 시간에 따라서 주파수가 증가되는 신호인 처프(Chirp)신호 또는 램프(Ramp) 신호를 사용하며, 송신파와 수신파 사이의 시간 차이와 도플러 주파수 편이를 이용하여 대상체의 정보를 연산한다.Among them, the FMCW type radar uses a chirp signal or a ramp signal, which is a signal whose frequency increases with time, and uses the time difference between the transmit wave and the receive wave and the Doppler frequency shift to obtain information on the object. Calculate.

또한, 이동기기용 스마트센서에서는 중장거리 감지와 근거리 감지를 위하여 시간 분할 멀티플랙싱(Time Division Multiplexing) 방식을 이용할 수 있다.In addition, the smart sensor for mobile devices may use a time division multiplexing (Time Division Multiplexing) method for medium and long-range detection and short-range detection.

즉, 제1감지 주기 동안에는 장거리 감지를 위한 송신 빔 패턴으로 송신파를 송출하고 그에 대응되는 반사파를 수신하여 장거리 대상체를 감지하고, 제2감지주기 동안에는 근거리 감지를 위한 송신 빔패턴으로 송신파를 송출하고 그에 대응되는 반사파를 수신하여 근거리 대상체를 감지한다.That is, during the first detection period, a transmission wave is transmitted in a transmission beam pattern for long-distance detection and a corresponding reflected wave is received to detect a long-range object, and during the second detection period, the transmission wave is transmitted as a transmission beam pattern for short-distance detection and receives a reflected wave corresponding thereto to detect a nearby object.

도 3은 도 2와 같은 일반적인 스마트센서 장치에서의 신호 송신 및 수신 타이밍도를 도시한다.FIG. 3 shows a signal transmission and reception timing diagram in a typical smart sensor device as shown in FIG. 2 .

도 3과 같이, 제1감지 주기(T1) 동안에는 장거리용 제1송신안테나 Tx1와 수신안테나 Rx를 ON 시켜서 장거리 감지용 송신 빔 패턴으로 송신파를 송출하고 그에 대응되는 반사파를 수신하여 장거리 대상체를 감지한다.As shown in FIG. 3 , during the first detection period T1, the first transmitting antenna Tx1 and the receiving antenna Rx for long-distance are turned on to transmit a transmission wave in a transmission beam pattern for long-distance detection, and a corresponding reflected wave is received to detect a long-distance object. do.

이어지는 제2감지주기(T2) 동안에는 근거리용 제2송신안테나 Tx2와 수신안테나 Rx를 ON 시켜서 근거리 감지를 위한 송신 빔패턴으로 송신파를 송출하고 그에 대응되는 반사파를 수신하여 근거리 대상체를 감지한다.During the subsequent second detection period T2, the second transmitting antenna Tx2 and the receiving antenna Rx for short-distance are turned on to transmit a transmission wave in a transmission beam pattern for short-range detection, and a corresponding reflected wave is received to detect a short-range object.

도 4 도 1과 같은 스마트센서 장치에서, 중장거리용 송신 빔 패턴과 근거리용 송신 빔 패턴의 예를 도시한다.4 shows an example of a transmission beam pattern for a medium and long range and a transmission beam pattern for a short distance in the smart sensor device as shown in FIG. 1 .

이 때, 중장거리 감지를 위해서는 비교적 먼 거리, 약50~150미터 이상의 거리에 있는 대상체를 감지하여야 하는데, 레이더 신호의 출력의 제한 때문에 장거리의 넓은 범위로 송신빔을 송출하는데 제한이 따른다.In this case, for medium-to-long-range detection, it is necessary to detect an object at a relatively long distance, about 50 to 150 meters or more. However, there is a limitation in transmitting the transmission beam over a wide range over a long distance due to the limitation of the output of the radar signal.

따라서, 중장거리용 송신 빔패턴은 도달거리가 길면서 감지 각도가 비교적 작은 샤프(Sharp)한 형태를 가져야한다.Therefore, the transmission beam pattern for medium and long distances should have a long reach and a sharp shape with a relatively small sensing angle.

반면, 근거리 감지 모드에서는 장거리 감지보다 대상체의 거리의 정확도가 더 커야하며, 감지 각도도 더 커야한다.On the other hand, in the short-distance sensing mode, the accuracy of the distance of the object should be greater than that of the long-distance sensing, and the sensing angle should also be larger.

즉, 근거리 감지 모드는 주로 이동기기과 인접한 물체와의 충돌 등을 방지하기 위한 것이므로, 중장거리 감지 모드보다 감지각도는 더 크고 거리의 정밀도도 더 커야 한다.That is, since the short-distance sensing mode is mainly to prevent a collision between the mobile device and an adjacent object, the sensing angle should be larger and the distance precision should be higher than the mid-long-distance sensing mode.

따라서, 근거리 감지용 송신빔패턴은 비교적 넓음 감지각도 범위로 방사되어야 한다.Therefore, the transmission beam pattern for short-distance sensing should be radiated in a relatively wide sensing angle range.

따라서, 중장거리용 송신빔 패턴은 도 4 상부 도면과 같이, 수평각도(Azimutal Angle) 0도 부근에 비교적 작은 방사각도를 가지면서 신호강도가 큰 메인 로브가 배치되고, 그 양측으로 신호강도가 점차적으로 작아지는 사이드 로브가 대칭적으로 배치되는 형태를 가진다.Therefore, in the medium-long-distance transmission beam pattern, as shown in the upper diagram of FIG. 4 , the main lobe having a relatively small radiation angle and a large signal strength is disposed near an azimutal angle of 0 degrees, and the signal strength is gradually increased on both sides thereof. It has a form in which the side lobes that become smaller are symmetrically arranged.

반면, 도 4 하부 도면과 같이, 근거리용 송신 빔 패턴은 넓은 방사각도를 가지는 하나의 로브만 형성되는 형태이다.On the other hand, as shown in the lower diagram of FIG. 4 , the short-distance transmission beam pattern has a form in which only one lobe having a wide radiation angle is formed.

*이를 위하여, 중장거리용 제1송신안테나 Tx1는 비교적 많은 개수의 어레이 안테나를 포함하며, 다수의 어레이 안테나의 전력을 선택적으로 조절함으로써 도의4 상부 도면과 같이 샤프(Sharp)한 송신 빔 패턴을 형성하게 된다.*For this purpose, the first transmission antenna Tx1 for medium and long distance includes a relatively large number of array antennas, and by selectively controlling the power of the plurality of array antennas, a sharp transmission beam pattern is formed as shown in the upper diagram of FIG. 4 . will do

반면, 근거리용 제2송신안테나 Tx2는 1 또는 2개의 어레이 안테나만을 이용하여 넓은 방사범위의 송신 빔 패턴을 형성한다.On the other hand, the second transmission antenna Tx2 for short-distance forms a transmission beam pattern of a wide radiation range using only one or two array antennas.

이 때, 중장거리용 송신 빔 패턴(도 4 상부 도면)에서는 사이드 로브가 감지에 일종의 노이즈로 작용할 수 있기 때문에, 사이드 로브를 최소화할 필요가 있으며, 특히 메인 로브와 사이드 로브 사이에 신호강도가 0이 되는 널-포인트(Null Point) NP1, NP2가 형성되는 것이 바람직하다.At this time, since the side lobe can act as a kind of noise for detection in the mid-to-long-range transmission beam pattern (Fig. 4 upper view), it is necessary to minimize the side lobe. In particular, the signal strength between the main lobe and the side lobe is 0. It is preferable that null-points NP1 and NP2 are formed.

도 1 내지 4 같이, 일반적인 이동기기용 스마트센서 장치에서는 중장거리 감지 및 근거리 감지를 각각 구분하여 수행하여야 하므로 장치의 복잡도가 증가할 뿐 아니라 연산 부하도 커지는 단점이 있다.As shown in FIGS. 1 to 4 , in a typical smart sensor device for mobile devices, medium and long-distance sensing and short-distance sensing must be separately performed, so the complexity of the device increases as well as the computational load.

즉, 도 1 내지 도 4 스마트센서에서는, 중장거리용 제1송신안테나와 근거리용 제2송신안테나를 별도로 배치하여야 하므로 장치가 복잡해지고 대형화되는 문제가 있다.That is, in the smart sensors of FIGS. 1 to 4 , since the first transmitting antenna for mid- to long-distance and the second transmitting antenna for short-distance must be separately disposed, there is a problem in that the device becomes complicated and large.

또한, 중장거리 감지 및 근거리 감지를 위하여 각각 상이한 송신 빔 패턴을 이용하여 별도의 시간 주기 동안 대상체를 감지하여야 하므로, 신호 처리가 복잡해지고 연산량이 커지는 단점이 있다.In addition, since an object must be sensed for a separate time period using different transmission beam patterns for mid-long-range sensing and short-range sensing, signal processing is complicated and the amount of calculation is increased.

이에 본 발명의 실시예에서는, 하나의 송신안테나부만을 이용하여, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능한 송신 빔패턴을 형성하는 방안을 제시한다.Accordingly, in an embodiment of the present invention, a method of forming a transmission beam pattern capable of both medium/long-range sensing and short-range sensing using only one transmitting antenna unit is proposed.

더 구체적으로는, 본 실시예에서는 4개의 송신안테나와 분배기(Divider)를 포함하되, 분배기가 각 송신안테나에 공급되는 파워의 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상 비율을 기설정된 값으로 설정함으로써, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능한 송신 빔패턴을 형성하고, 그를 통해서 넓은 거리 범위의 대상체를 감지할 수 있는 방안을 제시한다.More specifically, in this embodiment, four transmission antennas and a divider are included, but the power ratio is a ratio of power supplied to each transmission antenna by the divider, and a phase ratio is a phase ratio of a signal transmitted from each transmission antenna. By setting ? to a preset value, a method for forming a transmission beam pattern capable of both medium/long-range sensing and short-range sensing at the same time, and through it, a method for detecting an object in a wide range is proposed.

도 5는 본 실시예에 의한 스마트센서 장치의 전체적인 구성을 도시하며, 도 6은 본 실시예에 의한 스마트센서장치에 포함되는 안테나 장치 중 송신안테나부와 분배기를 확대한 도면이다.5 shows the overall configuration of the smart sensor device according to the present embodiment, and FIG. 6 is an enlarged view of the transmitting antenna unit and the distributor among the antenna devices included in the smart sensor device according to the present embodiment.

본 실시예에 의한 이동기기용 레이더 장치(100)는 크게 다수의 송신안테나로 구성된 송신안테나부(110)와, 수신안테나부(120) 및 각 송신안테나로 송신 빔 송출을 위한 전기적 신호를 제공하는 분배기(130)와, 제어부로서의 컨트롤러(14)를 포함하여 구성될 수 있다.The radar apparatus 100 for a mobile device according to the present embodiment is a transmit antenna unit 110 mainly composed of a plurality of transmit antennas, a receive antenna unit 120 and a divider that provides an electrical signal for transmitting a transmit beam to each transmit antenna. 130 and the controller 14 as a control unit may be included.

송신안테나부(110)는 4개의 송신안테나(112,114116,118)를 포함하며, 각 송신안테나는 다수의 송/수신 엘리먼트가 전송선에 의하여 직렬로 연결된 어레이 안테나일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.The transmit antenna unit 110 includes four transmit antennas 112, 114116, and 118, and each transmit antenna may be an array antenna in which a plurality of transmit/receive elements are connected in series by a transmission line, but is not limited thereto.

다만, 본 발명에 사용되는 안테나 각각은 일정한 방향성을 가지도록 연장되며, 이 때의 연장방향은 컨트롤러(14)에 연결되는 전송포트를 기준으로 안테나가 연장되는 방향을 의미한다.However, each of the antennas used in the present invention is extended to have a certain directionality, and the extension direction at this time means the direction in which the antenna extends with respect to the transmission port connected to the controller 14 .

즉, 본 실시예에 의한 레이더 장치에 사용되는 송신안테나부(110)는 동일한 방향으로 평행하게 연장되는 4 이상의 짝수 개수의 어레이 안테나를 포함할 수 있다.That is, the transmit antenna unit 110 used in the radar apparatus according to the present embodiment may include an even number of array antennas of 4 or more extending in parallel in the same direction.

아래에서 설명할 바와 같이, 본 실시예에 의한 레이더 장치에서는 분배기(130)를 이용하여 다수의 송신안테나 각각으로 일정한 파워비율 및 위상비율을 가지는 신호를 제공하여 중/장거리 및 근거리 타겟을 모두 감지할 수있는 단일의 송신 빔 패턴을 형성하여야 한다.As will be described below, the radar device according to this embodiment provides a signal having a constant power ratio and a constant phase ratio to each of a plurality of transmission antennas using the splitter 130 to detect both medium/long-range and short-range targets. A single transmit beam pattern should be formed.

이를 위하여 분배기는 다수의 송신안테나 중에서 중앙영역에 배치되는 2개의 송신안테나에 제1파워비율 및 제1 위상비율을 할당하고, 그 양측으로 갈수록 대칭으로 파워비율 및 위상비율을 가변시켜야 하므로, 본 실시예에 의한 송신안테나부(110)는 4 이상의 짝수인 N개의 송신안테나를 포함하는 것이 바람직하다.To this end, the divider allocates the first power ratio and the first phase ratio to two transmission antennas disposed in the central region among the plurality of transmission antennas, and the power ratio and the phase ratio should be symmetrically varied toward both sides thereof. It is preferable that the transmitting antenna unit 110 according to the example includes N transmitting antennas, which is an even number of 4 or more.

수신안테나부(120) 역시 1개 이상의 어레이 안테나 또는 수신안테나를 포함할 수 있으나 그에 제한되는 것은 아니며, 2개 이상의 복수의 어레이 안테나로 구성될 수도 있다.The reception antenna unit 120 may also include one or more array antennas or reception antennas, but is not limited thereto, and may include two or more array antennas.

송신안테나 및 수신안테나를 구성하는 각각의 어레이 안테나는 분배기의 출력라인에 연결되는 다수의 엘리먼트 또는 패치로 구성되며, 컨트롤러를 포함하는 칩(Chip)에 연결되는 급전포트 또는 분배기의 입력포트를 출발지점으로 하여 상부방향(제1방향)으로 연장될 수 있다.Each of the array antennas constituting the transmit antenna and the receive antenna is composed of a plurality of elements or patches connected to the output line of the divider, and the feed port connected to the chip including the controller or the input port of the divider is the starting point. to extend in the upper direction (first direction).

또한, 송신안테나부(110)를 구성하는 4 이상의 송신안테나는 각 어레이 안테나의 연장방향(제1방향)에 수직한 제2방향으로 송신신호 파장의 1/2거리(05λ)만큼 이격되도록 배치될 수 있으며, 수신안테나부(120)를 구성하는 복수의 수신안테나 역시 송신신호 파장의 1/2거리(05λ)만큼 이격되도록 배치될 수 있다.In addition, four or more transmission antennas constituting the transmission antenna unit 110 are arranged to be spaced apart by a distance (05λ) of 1/2 of the wavelength of the transmission signal in the second direction perpendicular to the extension direction (first direction) of each array antenna. In addition, the plurality of reception antennas constituting the reception antenna unit 120 may also be arranged to be spaced apart by a distance (05λ) of 1/2 of the wavelength of the transmission signal.

이와 같이, 송신안테나 또는 수신안테나 사이의 수평거리를 송신신호 파장의 1/2거리(05λ)로 설정함으로써, 그레이팅 로브에(Grating Lobe)에 의한 각도 불명확(Angle Ambiguity)을 제거할 수 있는 효과가 있다.In this way, by setting the horizontal distance between the transmitting antennas or the receiving antennas to be 1/2 the distance (05λ) of the wavelength of the transmit signal, the effect of removing the angle ambiguity caused by the grating lobe is obtained. have.

즉, 수신안테나들 사이의 간격이 송신신호 파장의 1/2거리(05λ) 이상이므로 그레이팅 로브가 발생할 수 있는데, 수신안테나들 사이의 수평거리를 05λ로 배열하고 각 수신안테나의 채널에서 추출된 각도 정보를 비교하여 보상함으로써 그레이팅 로브에 의한 각도 불명확을 최소화할 수 있는 것이다.That is, since the distance between the receiving antennas is more than 1/2 distance (05λ) of the wavelength of the transmission signal, a grating lobe may occur. By comparing and compensating for information, it is possible to minimize the angular ambiguity caused by the grating lobe.

송신안테나부(110)와 수신안테나부(120)는 전송라인 및 분배기(130) 등을 이용하여 컨트롤러(14)의 전송포트 (Pt) 및 수신포트(Pr)에 각각 연결될 수 있다.The transmitting antenna unit 110 and the receiving antenna unit 120 may be respectively connected to the transmission port Pt and the reception port Pr of the controller 14 using a transmission line and a divider 130 .

본 실시예에 의한 분배기(130)는 제어칩인 컨트롤러에 연결되어 각 송신안테나로 일정한 파워비율 및 위상비율을 가지는 송신신호를 공급하기 위하여 사용된다.The divider 130 according to the present embodiment is connected to a controller, which is a control chip, and is used to supply a transmission signal having a constant power ratio and a constant phase ratio to each transmission antenna.

특히, 본 실시예에 의한 분배기(130)는 송신 빔 패턴이 중/장거리 및 근거리의 타겟을 모두 감지할 수 있는 형태로 빔 성형되도록, 송신안테나부(110)를 구성하는 각 송신안테나(112,114116,118)에 공급되는 신호의 진폭 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상비율을 기설정된 값으로 설정할 수In particular, the splitter 130 according to the present embodiment includes each of the transmit antennas 112, 114116,118), the power ratio, which is the ratio of the amplitude of the signal, and the phase ratio, which is the phase ratio of the signal transmitted from each transmitting antenna, can be set to a preset value.

있다.have.

이 때, 송신안테나부 및 분배기에 의하여 송출되는 송신 빔 패턴은 장거리 타겟 감지를 위한 중앙 피크를 가지는 메인파트와, 근거리 타겟 감지를 위하여 상기 메인파트 양측에 배치되는 사이드 파트를 포함할 수 있으며, 메인파트와 사이드 파트 사이에 널-포인트(Null Point)가 형성되지 않는 형태이다.In this case, the transmission beam pattern transmitted by the transmission antenna unit and the splitter may include a main part having a central peak for long-distance target detection, and side parts disposed on both sides of the main part for short-range target detection, and the main It is a form in which a null point is not formed between the part and the side part.

또한, 파워비율은 N개의 송신안테나 중 중앙영역에 배치된 2개의 제1송신안테나의 파워가 중앙영역 양측의 사이드 영역에 배치되는 제2송신안테나의 파워보다 크도록 설정될 수 있다.In addition, the power ratio may be set such that the power of two first transmission antennas disposed in the central region among the N transmission antennas is greater than the power of the second transmission antennas disposed in side regions on both sides of the central region.

또한, 위상비율은 N개의 송신안테나 중 중앙영역에 배치된 2개의 제1송신안테나를 통하여 송출되는 신호의 제1 위상과, 상기 중앙영역 양측의 사이드 영역에 배치되는 제2송신안테나를 통하여 송출되는 신호의 제2위상을 정의하며, 제1위상을 0도로 할 때, 상기 제2위상은 0도 내지 120도 중 하나의 위상값으로 설정될 수 있다.In addition, the phase ratio is a first phase of a signal transmitted through two first transmission antennas disposed in the central region among the N transmission antennas, and a second transmission antenna disposed in side regions on both sides of the central region. A second phase of the signal is defined, and when the first phase is set to 0 degrees, the second phase may be set to one of 0 degrees to 120 degrees.

이때, 제1위상 및 제2위상은 동일한 값일 수도 있고, 상이한 값일 수도 있다.In this case, the first phase and the second phase may have the same value or different values.

분배기(130)는 컨트롤러로부터 각 송신안테나까지 공급되는 급전라인을 포함할 수 있으며, 이러한 급전라인 중출력측 급전라인의 선폭을 가변시켜 파워비율을 설정하고, 각 송신안테나까지 공급되는 급전라인의 길이를 가변시켜 상기 위상비율을 설정할 수 있다.The distributor 130 may include a feed line supplied from the controller to each transmission antenna, and the power ratio is set by varying the line width of the power supply line on the middle output side of this feeding line, and the length of the feeding line supplied to each transmission antenna is determined. It is possible to set the phase ratio by changing it.

이러한 분배기(130)의 세부 구성에 대해서는 도 6 및 도 7을 참고로 아래에서 더 상세하게 설명한다.The detailed configuration of the distributor 130 will be described in more detail below with reference to FIGS. 6 and 7 .

컨트롤러(14)는 송수신안테나를 통한 신호 송수신을 제어하는 신호 송수신부(14)와, 수신안테나에서 수신된 반사 신호와 송신 신호를 이용하여 타겟의 정보(위치, 거리, 각도 등)를 산출하는 신호처리부(14를 포함할 수 있다.The controller 14 includes a signal transceiver 14 for controlling signal transmission/reception through the transmission/reception antenna, and a signal for calculating target information (position, distance, angle, etc.) using the reflected signal and transmission signal received from the reception antenna. A processing unit 14 may be included.

신호 송수신부(14)는 다시 송신부와 수신부를 포함할 수 있으며, 송신부는, 본 실시예에 의한 파워비율 및 위상비율로 각 송신안테나에 신호를 공급하여 송신신호를 생성하는 발진부를 포함한다. 이러한 발진부는, 일 예로서, 전압 제어 발진기(VCO: Voltage-Controlled Oscillator) 및 오실레이터(Oscillator) 등을 포함할 수 있다.The signal transmitting/receiving unit 14 may include a transmitting unit and a receiving unit again, and the transmitting unit includes an oscillator for generating a transmit signal by supplying a signal to each transmit antenna at a power ratio and a phase ratio according to the present embodiment. The oscillator may include, for example, a voltage-controlled oscillator (VCO) and an oscillator.

전술한 신호송수신부(14)에 포함된 수신부는, 수신 안테나를 통해 수신된 반사신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭부(LNA: Low Noise Amplifier)와, 저잡음 증폭된 수신신호를 믹싱하는 믹싱부(Mixer)와, 믹싱된 수신신호를 증폭하는 증폭부(Amplifier)와, 증폭된 수신신호를 디지털 변환하여 수신데이터를 생성하는 변환부(ADC: Analog Digital Converter) 등을 포함할 수 있다.The receiving unit included in the above-described signal transmitting/receiving unit 14 includes a low noise amplifier (LNA) for low-noise amplifying the reflected signal received through the receiving antenna, and a mixing unit for mixing the low-noise amplified received signal. ), an amplifier for amplifying the mixed received signal, and a converter for digitally converting the amplified received signal to generate received data (ADC: Analog Digital Converter), and the like.

신호처리부(14는 신호 처리를 제 1 처리부와 제 2 처리부를 포함할 수 있으며, 제 1 처리부는, 제 2 처리부를 위한 전 처리부(Pre-Processor)로서, 송신데이터 및 수신데이터를 획득하여, 획득된 송신데이터에 근거한 발진부에서의 송신신호의 생성을 제어하고, 송신데이터 및 수신데이터를 동기화하며, 송신데이터 및 수신데이터를 주파수 변환할 수 있다.The signal processing unit 14 may include a first processing unit and a second processing unit for signal processing, and the first processing unit, as a pre-processor for the second processing unit, obtains and acquires transmitted data and received data. It is possible to control generation of a transmission signal in the oscillator based on the transmitted transmission data, synchronize transmission data and reception data, and frequency-convert transmission data and reception data.

제 2 처리부는, 제 1 처리부의 처리 결과를 이용하여 실질적 처리를 수행하는 후 처리부(Post-Processor)로서, 제 1 처리부에서 주파수 변환된 수신데이터를 토대로 CFAR(Constant False Alarm Rate) 연산, 트래킹(Tracking) 연산 및 타깃 선택(Target Selection) 연산 등을 수행하고, 타깃에 대한 각도정보, 속도정보 및 거리정보를 추출할 수 있다.The second processing unit is a post-processor that performs actual processing using the processing result of the first processing unit, and based on the frequency-converted received data in the first processing unit, CFAR (Constant False Alarm Rate) calculation and tracking ( Tracking) operation and target selection operation can be performed, and angle information, speed information, and distance information about the target can be extracted.

전술한 제 1 처리부는, 획득된 송신데이터 및 획득된 수신데이터를 한 주기당 처리 가능한 단위 샘플 사이즈로 데이터 버퍼링 한 이후, 주파수 변환을 수행할 수 있다. 전술한 제 1 처리부에서 수행하는 주파수 변환은, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform) 등과 같은 푸리에 변환을 이용할 수 있다.The above-described first processing unit may perform frequency conversion after data buffering of the acquired transmission data and the acquired reception data to a unit sample size that can be processed per one cycle. The frequency transformation performed by the above-described first processing unit may use a Fourier transform such as a Fast Fourier Transform (FFT).

전술한 제 2 처리부는, 제1처리부에서 이루어진 제1푸리에 변환(FFT)된 신호에 대하여 제2푸리에 변환을 할 수 있으며, 제2푸리에 변환은, 일 예로서, 이산 푸리에 변환(DFT: Discrete Fourier Transform, 이하 "DFT"라 칭함)일 수 있다. 또한, DFT 중에서도, 첩-이산 푸리에 변환(Chirp-DFT)일 수 있다.The above-described second processing unit may perform a second Fourier transform on the first Fourier transform (FFT) signal performed by the first processing unit, and the second Fourier transform is, for example, a Discrete Fourier Transform (DFT). Transform, hereinafter referred to as "DFT"). Also, among DFTs, it may be a Chirp-Discrete Fourier Transform (Chirp-DFT).

제2처리부는 Chirp-DFT 등의 제2푸리에 변환을 통해, 제2푸리에 변환 길이(K)에 해당하는 개수만큼의 주파수 값을 획득하고, 획득된 주파수 값을 토대로 각 첩(Chirp) 주기 동안 가장 큰 파워를 갖는 비트 주파수를 계산하고, 계산된 비트 주파수에 근거하여 물체의 속도 정보 및 거리 정보를 획득함으로써 물체를 탐지할 수 있다.The second processing unit obtains as many frequency values as the number corresponding to the second Fourier transform length (K) through a second Fourier transform such as Chirp-DFT, and performs the most frequency values during each Chirp period based on the obtained frequency values. An object may be detected by calculating a beat frequency having a large power, and obtaining speed information and distance information of the object based on the calculated beat frequency.

한편, 이상과 같은 본 실시예에 의한 레이더장치(100)에 포함되는 컨트롤러(14) 또는 그에 포함되는 신호송수신부(14), 신호처리부(14 등은 레이더에 의한 물체 식별기능을 수행하는 레이더 제어장치 또는 ECU의 일부 모듈로서 구현될 수 있다.On the other hand, the controller 14 included in the radar device 100 according to the present embodiment as described above, or the signal transmission/reception unit 14 and the signal processing unit 14 included therein is a radar control that performs an object identification function by radar. It can be implemented as a device or as some module of an ECU.

이러한 레이더 제어장치 또는 ECU는 프로세서와 메모리 등의 저장장치와 특정한 기능을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 등을 포함할 수 있으며, 전술한 컨트롤러(14) 또는 그에 포함되는 신호송수신부(14), 신호처리부(14 등은 각각의 고유한 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어 모듈로서 구현될 수 있을 것이다.Such a radar control device or ECU may include a storage device such as a processor and a memory, and a computer program capable of performing a specific function, and the controller 14 or the signal transmitting/receiving unit 14 and the signal processing unit included therein. (14, etc. may be implemented as software modules capable of performing each unique function.

도 7 및 도 8은 본 실시예에 의한 안테나 장치 중 분배기에 대한 확대도이다.7 and 8 are enlarged views of a splitter among the antenna device according to the present embodiment.

본 실시예에 의한 분배기(130)는 중장거리 및 근거리 타겟을 모두 감지할 수 있는 단일의 송신 빔 패턴을 형성하기 위하여, 송신안테나부(110)를 구성하는 다수의 송신안테나 각각으로 일정한 파워비율 및 위상비율을 가지는 신호를 공급하는 기능을 한다.The splitter 130 according to this embodiment has a constant power ratio and It functions to supply a signal having a phase ratio.

본 실시예에 의한 분배기(130)는 특정한 회로와 같은 제어소자를 이용하여 소프트웨어적으로 구성되는 능동소자로 구성될 수도 있으나, 일반적으로는 각 송신안테나와 컨트롤러(구체적으로는 신호 송수신부의 송신부)를 연결하는 급전라인의 선폭, 길이 등을 조절하는 수동소자로 구현될 수 있다.The splitter 130 according to this embodiment may be composed of an active element configured by software using a control element such as a specific circuit, but in general, each transmit antenna and a controller (specifically, the transmitter of the signal transceiver) It can be implemented as a passive element that adjusts the line width, length, etc. of the feeding line to be connected.

즉, 도 7과 같이, 본 실시예에 의한 분배기(130)는 다수의 급전라인의 배치로 구현될 수 있으며, 분배기의 급전라인은 송신신호가 입력되는 입력측 급전라인 또는 입력포트(Pi)와 각 송신안테나와 연결되는 N개의 출력측 급전라인 또는 출력포트(Po1~Po4를 포함할 수 있다.That is, as shown in FIG. 7 , the distributor 130 according to the present embodiment may be implemented by an arrangement of a plurality of feeding lines, and the feeding line of the distributor is an input side feeding line or input port Pi to which a transmission signal is input and each It may include N output-side feeding lines or output ports (Po1 to Po4) connected to the transmitting antenna.

도 7의 분배기는 입력포트가 1개이고, 출력포트 4가 모두 묶여 있는 형태이며, 도 8의 분배기는 출력포트 4가 2개씩 그룹핑되어 있는 구조이다.The distributor of FIG. 7 has one input port and all output ports 4 are bundled, and the distributor of FIG. 8 has a structure in which output ports 4 are grouped by two.

각 출력포트 또는 출력측 급전라인(Po1~Po4은 각각 송신안테나(112,114116,118)와 연결되며, 출력측 급전라인은 각각 기설정된 선폭(W1,W2)을 가진다.Each of the output ports or the output-side feeding lines Po1 to Po4 is connected to the transmitting antennas 112, 114116, and 118, respectively, and the output-side feeding lines have preset line widths W1 and W2, respectively.

이러한, 각 출력포트 또는 출력측 급전라인의 선폭(W1,W2)에 의하여, 해당되는 송신안테나로 공급되는 신호의 파워가 결정된다.The power of the signal supplied to the corresponding transmission antenna is determined by the line widths W1 and W2 of each output port or the output-side feeding line.

따라서, 분배기는 상기 각 송신안테나까지 공급되는 출력측 급전라인의 선폭을 가변시켜 각 송신안테나로의 파워비율을 설정할 수 있다.Accordingly, the divider may set a power ratio to each transmission antenna by varying the line width of the output-side power supply line supplied to each transmission antenna.

이 때, 파워비율은 N개의 송신안테나 중 중앙영역에 배치된 제1송신안테나의 파워가 중앙영역 양측의 사이드 영역에 배치되는 제2송신안테나의 파워보다 크도록 설정되어야 한다.In this case, the power ratio should be set so that the power of the first transmission antenna disposed in the central area among the N transmission antennas is greater than the power of the second transmission antennas disposed in side areas on both sides of the central area.

따라서, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 4(N=4의 송신안테나 중에서 중앙영역에 있는 2개의 제1송신안테나(114 116)에 연결되는 출력측 급전라인의 선폭이 W2가 되고, 중앙영역의 양측에 배치되는 제2송신안테나(112,118)에 연결되는 출력측 급전라인의 선폭은 W2보다 작은 W1의 값을 가지도록 형성된다.Therefore, as shown in FIGS. 7 and 8, the line width of the output-side feed line connected to the two first transmission antennas 114 116 in the central region among the 4 (N=4 transmission antennas) is W2, and the center The line width of the output-side feeding line connected to the second transmission antennas 112 and 118 disposed on both sides of the region is formed to have a value of W1 smaller than W2.

이와 같은, 선폭 W1, W2은 도 10 내지 도 14 같은 송신 빔 패턴을 형성할 수 있도록 각 송신안테나에 공급되는 신호의 파워비율에 따라 조절될 수 있다.As described above, the line widths W1 and W2 may be adjusted according to a power ratio of a signal supplied to each transmit antenna to form a transmit beam pattern as shown in FIGS. 10 to 14 .

또한, 입력포트의 끝에서 출력포트의 단부까지의 길이, 즉 각 송신안테나까지의 급전라인의 총길이인 L1, L2로 설정될 수 있다.In addition, the length from the end of the input port to the end of the output port, that is, it may be set to L1, L2, which is the total length of the feed line to each transmission antenna.

이러한, 각 송신안테나까지 공급되는 분배기의 급전라인의 길이를 가변시켜 [0106] 각 송신안테나에 공급되는 신호의 위상비율을 설정할 수 있다.[0106] By varying the length of the feed line of the divider supplied to each transmission antenna, the phase ratio of the signal supplied to each transmission antenna can be set.

이 때, 위상비율은 N개의 송신안테나 중 중앙영역에 배치된 제1송신안테나를 통하여 송출되는 신호의 제1위상과, 중앙영역 양측의 사이드 영역에 배치되는 제2송신안테나를 통하여 송출되는 신호의 제2위상을 정의하며, 상기 제1위상을 0도로 할 때, 상기 제2위상은 0도 내지 120도 중 하나의 위상값으로 설정될 수 있다.At this time, the phase ratio is the first phase of the signal transmitted through the first transmission antenna disposed in the central area among the N transmission antennas and the signal transmitted through the second transmission antennas disposed in the side areas on both sides of the central area. A second phase is defined, and when the first phase is set to 0 degrees, the second phase may be set to one of 0 degrees to 120 degrees.

따라서, 도 7 및 도 8과 같이, 4의 송신안테나 중에서 중앙영역에 있는 2개의 제1송신안테나(114 116)에 연결되는 급전라인의 총길이가 L2가 되고, 중앙영역의 양측에 배치되는 제2송신안테나(112,118)에 연결되는 급전라인의 총길이인 L1은 L2와 동일하거나 상이한 값을 가지게 된다.Accordingly, as shown in FIGS. 7 and 8, the total length of the feed lines connected to the two first transmission antennas 114 116 in the central region among the transmission antennas of 4 is L2, and the second is disposed on both sides of the central region. L1, which is the total length of the feed line connected to the transmitting antennas 112 and 118, has a value equal to or different from L2.

이 때, 위상비율을 조절하는 급전라인의 길이 L1, L2는 송신신호의 파장(λ)의 정수배가 되는 경우 동일한 위상을 가지게 된다.At this time, when the lengths L1 and L2 of the feeding line for adjusting the phase ratio are integer multiples of the wavelength (λ) of the transmission signal, they have the same phase.

따라서, 만일 제1송신 안테나의 위상을 0도로하고, 그 양측의 제2송신안테나의 위상을 90도로 설정하고자 하는 경우라면, L1은 L2보다 nλ+λ/4 결정될 수 있다.Accordingly, if it is desired to set the phase of the first transmission antenna to 0 degrees and the phases of the second transmission antennas on both sides to 90 degrees, L1 may be determined to be nλ+λ/4 than that of L2.

도 9는 본 실시예에 의한 스마트센서 장치에서의 신호 송신 및 수신 타이밍도를 도시한다.9 shows a signal transmission and reception timing diagram in the smart sensor device according to the present embodiment.

도 9와 같이 본 실시예에 의한 스마트센서 장치를 이용하면, 1회의 감지 주기(T) 동안 일정한 파워비율 및 위상비율로 N개의 송신안테나를 모두 ON 시키고, 수신안테나를 ON 시켜서 중장거리 및 근거리 감지가 모두 가능한 형태의 단일의 송신 빔 패턴으로 송신파를 송출하고 그에 대응되는 반사파를 수신하여 장거리 대상체를 감지한다.As shown in FIG. 9, when the smart sensor device according to this embodiment is used, all N transmitting antennas are turned on at a constant power ratio and phase ratio during one detection period (T), and the receiving antennas are turned on to detect medium and long distances and short distances. A long-distance object is detected by transmitting a transmission wave in a single transmission beam pattern of all possible types and receiving a reflected wave corresponding thereto.

도 3과 같은 일반적인 스마트센서장치에서는 제1감지주기(T1) 동안에는 중장거리 감지를 위한 송신빔 패턴을 형성하고 중장거리 타겟을 감지하고, 제2감지주기(T2) 동안에는 근거리 감지를 위한 송신빔 패턴을 형성하고 근거리 타겟을 감지하여야 하는 반면, 본 실시예에 의하면 단일의 감지주기 동안 중장거리 및 근거리 타겟을 모두 감지할 수 있게 된다.In a typical smart sensor device as shown in FIG. 3 , a transmission beam pattern for mid-to-long-range sensing is formed during the first detection period T1 and a medium-to-long-range target is detected, and during the second detection period T2, a transmission beam pattern for short-range detection is formed. On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to detect both mid-long-range and short-range targets during a single sensing period.

따라서, 감지주기가 짧아지므로 감지 성능이 향상될 수 있고, 중장거리용 송신안테나와 근거리용 송신안테나를 따로 구비할 필요가 없으므로 스마트센서 장치가 간단해 진다.Therefore, since the detection period is shortened, the detection performance can be improved, and since there is no need to separately provide a transmission antenna for a mid- to long-distance and a transmission antenna for a short distance, the smart sensor device is simplified.

또한, 중장거리 타겟의 연산 및 근거리 타겟 연산을 한꺼번에 수행함으로써, 연산 부하가 감소될 수 있는 효과도 있다.In addition, by performing the calculation of the mid-long-range target and the calculation of the short-range target at the same time, there is an effect that the calculation load can be reduced.

도 10 내지 도 14 본 실시예에 의한 스마트센서 장치에 의하여 생성되는 송신 빔 패턴의 여러 예를 도시하며, 각각 송신안테나의 개수(N), 분배기의 파워비율 및 위상비율에 따른 송신 빔 패턴의 형상을 예시한다.10 to 14 show various examples of transmission beam patterns generated by the smart sensor device according to the present embodiment, and the shape of the transmission beam pattern according to the number of transmission antennas (N), the power ratio of the splitter, and the phase ratio, respectively to exemplify

위와 같은 송신안테나부와 분배기를 이용함으로써 N개의 송신안테나에 공급되는 신호의 파워비율 및 위상비율을 조절함으로써, 송신 빔 패턴이 중/장거리 및 근거리의 타겟을 모두 감지할 수 있는 형태로 빔 성형될 수 있다.By adjusting the power ratio and phase ratio of the signals supplied to the N transmission antennas by using the transmission antenna unit and the splitter as described above, the transmission beam pattern can be beam-formed in a form that can detect both medium/long-range and short-range targets. can

본 실시예에 의하여 생성되는 송신 빔 패턴(300)은 도 10에 도시한 바와 같이, 장거리 타겟 감지를 위한 중앙피크를 가지는 메인파트(310)와, 근거리 타겟 감지를 위하여 상기 메인파트 양측에 배치되는 사이드 파트(320)를 포함할 수 있으며, 메인파트와 사이드 파트 사이에 널-포인트(Null Point)가 형성되지 않는 형태이다.As shown in FIG. 10, the transmission beam pattern 300 generated according to the present embodiment includes a main part 310 having a central peak for long-distance target detection, and disposed on both sides of the main part for short-range target detection. The side part 320 may be included, and a null point is not formed between the main part and the side part.

송신 빔패턴(300)의 장거리 타겟 감지를 위하여 메인파트(310)는 수평각도 0도를 기준으로 좌우 10도 정도로 형성되며 가장 강한 파워를 가지는 구간이다.For long-distance target detection of the transmission beam pattern 300 , the main part 310 is formed at about 10 degrees left and right with respect to a horizontal angle of 0 degrees, and is a section having the strongest power.

송신 빔 패턴(300)의 사이드 파트(320)는 메인파트의 양측으로 대칭으로 형성되며, 근거리 타겟 감지를 위하여 20~4도 및 -20~-4도 영역을 포함하되, 해당 영역에서 급격한 파워 감소가 없어야 한다.The side part 320 of the transmission beam pattern 300 is formed symmetrically on both sides of the main part, and includes a region of 20 to 4 degrees and a region of -20 to -4 degrees for detecting a short-range target, but the power is rapidly reduced in the corresponding region. there should be no

또한, 본 실시예에 의한 송신 빔 패턴(300)은 도 4 중장거리용 송신 빔패턴에서 보이는 것과 같은 널-포인트(Null Point)가 존재하지 않아야 한다.In addition, in the transmission beam pattern 300 according to the present embodiment, a null point as shown in the medium-long-range transmission beam pattern of FIG. 4 should not exist.

도 10 내지 도 14서 N은 송신안테나 개수를 의미하며, 파워비율 및 위상비율은 일측의 송신안테나에서 타측 송신안테나 순서로 표시한다.10 to 14, N denotes the number of transmission antennas, and the power ratio and phase ratio are indicated in the order of one transmission antenna to the other transmission antenna.

또한, 파워비율은 중앙영역에 배치되는 2개의 제1송신안테나의 파워비율을 1로 했을 때의 상대적인 비율을 나타내고, 위상비율은 중앙영역에 배치되는 2개의 제1송신안테나의 송신신호의 위상을 0도로 했을 때 나머지 제2송신 안테나의 위상각도(˚)를 나타낸다.In addition, the power ratio represents a relative ratio when the power ratio of the two first transmission antennas disposed in the central region is 1, and the phase ratio represents the phase of the transmission signals of the two first transmission antennas disposed in the central region. When it is set to 0 degrees, it represents the phase angle (˚) of the remaining second transmitting antenna.

도 10은 송신안테나가 4이고, 파워비율이 (07:1:1:07), 위상비율이 (60:0:[0124 0:60)인 경우의 송신 빔 패턴을 도시한다.FIG. 10 shows a transmission beam pattern when the transmission antenna is 4, the power ratio is (07:1:1:07), and the phase ratio is (60:0:[0124 0:60).

도 11 및 도 12는 송신안테나가 6개(N=6)인 경우이고, 파워비율 및 위상비율이 각각 (01:02:1:1:02:01)과 (0:0:0:0:0:0) 및 (01:09:1:1:09:01)과 (100:50:0:0:50:100) 인 경우의 송신 빔 패턴을 도시한다.11 and 12 show a case where there are 6 transmit antennas (N=6), and the power ratio and phase ratio are (01:02:1:1:02:01) and (0:0:0:0: 0:0) and (01:09:1:1:09:01) and (100:50:0:0:50:100) transmission beam patterns are shown.

도 13 및 도 14 송신안테나가 8개(N=8)인 경우이고, 파워비율 및 위상비율이 각각 (01:013:02:1:1:02:013:01)과 (0:0:0:0:0:0:0:0) 및 (01:013:09:1:1:09:013:01)과 (120:80:4:0:0:4:80:120) 인 경우의 송신 빔 패턴을 도시한다.13 and 14 is a case where there are 8 transmit antennas (N=8), and the power ratio and phase ratio are (01:013:02:1:1:02:013:01) and (0:0:0, respectively). :0:0:0:0:0) and (01:013:09:1:1:09:013:01) and (120:80:4:0:0:4:80:120) The transmit beam pattern is shown.

이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 4단 큰 짝수개의 송신안테나 각각에 일정한 파워비율 및 위상비율로 송신신호를 공급함으로써, 도 10 내지 도 14 같이, 장거리 타겟 감지를 위한 중앙 피크를 가지는 메인파트(310)와, 근거리 타겟 감지를 위하여 상기 메인파트 양측에 배치되는 사이드 파트(320)를 포함할 수 있으며, 메인파트와 사이드 파트 사이에 널-포인트(Null Point)가 형성되지 않는 형태의 송신빔 패턴을 형성할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the main part having a central peak for long-distance target detection, as shown in FIGS. It may include a 310 and side parts 320 disposed on both sides of the main part to detect a short-range target, and a transmission beam of a form in which a null point is not formed between the main part and the side part. pattern can be formed.

이러한 송신빔 패턴을 이용하여 중장거리 및 근거리 타겟의 정보를 동시에 획득할 수 있게 된다.By using such a transmission beam pattern, it is possible to simultaneously acquire information of a mid-long-range target and a short-range target.

도 15는 본 실시예에 의한 스마트센서 장치를 이용한 물체 감지 방법의 흐름도이다.15 is a flowchart of an object detection method using a smart sensor device according to the present embodiment.

도 15와 같이, 본 실시예에 의한 물체 감지 방법은 N((N은 4이상의 짝수)개의 송신안테나를 포함하는 송신안테나부와, 수신안테나부와, 상기 송신안테나부의 N개 송신안테나로 신호를 공급하는 분배기와, 컨트롤러를 포함하는 이동기기용 스마트센서 장치를 이용한 감지 방법으로서, 신호 송출 단계(S510), 신호 수신단계(S520) 및 정보산출 단계(S530)를 포함하여 구성된다.15 , the object detection method according to this embodiment transmits a signal to a transmitting antenna unit including N (N is an even number of 4 or more) transmitting antennas, a receiving antenna unit, and the N transmitting antennas of the transmitting antenna unit. A sensing method using a smart sensor device for mobile devices including a distributor and a controller for supplying, and configured to include a signal transmitting step (S510), a signal receiving step (S520) and an information calculating step (S530).

신호 송출 단계(S510)에서는, 송신안테나부 및 분배기를 이용하여, 각 송신안테나에 공급되는 파워의 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상비율을 기설정된 값으로 설정함으로써, 중/장거리타겟 및 근거리 타겟을 모두 감지할 수 있는 형태의 송신 빔 패턴으로 신호를 송출한다.In the signal transmission step (S510), by using the transmission antenna unit and the divider, the power ratio, which is the ratio of power supplied to each transmission antenna, and the phase ratio, which is the phase ratio of the signal transmitted from each transmission antenna, are set to a preset value. , transmits a signal in a transmission beam pattern of a form capable of detecting both medium/long-range targets and short-range targets.

이러한 단일 송신 빔 패턴의 형성 방법과, 그를 위한 송신안테나 및 분배기의 구조에 대해서는, 도 5 내지 도14 참고로 앞에서 설명한 바와 동일하므로, 기재를 생략한다.A method of forming such a single transmission beam pattern and a structure of a transmission antenna and a splitter therefor are the same as those described above with reference to FIGS. 5 to 14 , and thus description thereof will be omitted.

신호 수신단계(S520)에서는 수신안테냐부를 이용하여, 중/장거리 타겟 및 근거리 타겟 중 하나 이상에서 반사된 수신신호를 수신한다.In the signal receiving step (S520), a reception signal reflected from at least one of a medium/long-range target and a short-range target is received using the reception antenna unit.

정보 산출 단계(S530)에서는 컨트롤러를 이용하여, 수신된 상기 수신신호를 처리하여 중/장거리 타겟 및 근거리 타겟 중 하나 이상의 정보를 획득할 수 있다.In the information calculation step (S530), by using the controller, the received signal may be processed to obtain information on at least one of a medium/long-range target and a short-range target.

특히, 본 실시예와 같은 단일의 송신 빔 패턴을 이용하면, 정보 산출 단계(S530)에서는 송신신호와 수신신호를 이용하여, 중/장거리 타겟 및 근거리 타겟 모두의 정보를 동시에 획득할 수 있다.In particular, when a single transmission beam pattern as in the present embodiment is used, in the information calculation step ( S530 ), information on both the medium/long-range target and the short-range target can be simultaneously acquired using the transmission signal and the reception signal.

물론, 본 실시예에 의한 레이더 장치의 안테나부 구조는 위와 같은 구성에 한정되는 것은 아니며, 기타 다른 방식의 안테나가 사용될 수도 있을 것이다.Of course, the structure of the antenna unit of the radar apparatus according to the present embodiment is not limited to the above configuration, and other types of antennas may be used.

이러한 스마트센서는 레이더 신호를 송신하는 1 이상의 송신 안테나와 객체로부터 수신된 반사신호를 수신하는 1 이상의 수신 안테나를 포함한다.Such a smart sensor includes one or more transmitting antennas for transmitting a radar signal and one or more receiving antennas for receiving a reflected signal received from an object.

한편 본 실시예에 의한 스마트센서는 실제 안테나 개구(Apeture)보다 큰 가상 안테나 개구를 형성하기 위하여 다차원 안테나 배열 및 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output)의 신호 송수신 방식을 채택할 수 있다.Meanwhile, the smart sensor according to the present embodiment may adopt a multi-dimensional antenna array and a multiple input multiple output signal transmission/reception scheme to form a virtual antenna opening larger than an actual antenna aperture.

예를 들면, 수평 및 수직의 각도 정밀도 및 해상도를 달성하기 위해, 2 차원 안테나 어레이가 사용된다. 2 차원레이더 안테나 어레이를 이용하면 수평 및 수직으로 개별적으로 (시간 다중화 된) 2 회의 스캔에 의해 신호를 송수신하며, 2 차원 레이더 수평 및 수직 스캔 (시간 다중화)과 별도로 MIMO가 이용될 수 있다.For example, to achieve horizontal and vertical angular precision and resolution, two-dimensional antenna arrays are used. When a 2D radar antenna array is used, signals are transmitted and received by two horizontal and vertical (time multiplexed) scans separately, and MIMO can be used separately from 2D radar horizontal and vertical scans (time multiplexed).

더 구체적으로, 본 실시예에 의한 스마트센서에서는, 총 12개의 송신 안테나(Tx)를 포함하는 송신안테나부와 16개의 수신안테냐(Rx)를 포함하는 수신안테나부로 구성된 2차원 안테나 어레이 구성을 채택할 수 있으며, 결과적으로 총 192개의 가상 수신 안테나 배치를 가질 수 있다.More specifically, in the smart sensor according to this embodiment, a two-dimensional antenna array configuration consisting of a transmit antenna unit including a total of 12 transmit antennas (Tx) and a receive antenna unit including 16 receive antennas (Rx) is adopted. As a result, it is possible to have a total of 192 virtual receive antenna arrangements.

또한, 다른 실시예에서는, 스마트센서의 안테나가 2차원 안테나 어레이로 배치되며, 그 예로서 각 안테나 패치가 롬버스 격자(Rhombus) 배치를 가짐으로써 불필요한 사이드 로브를 감소시킬 수 있다.Further, in another embodiment, the antenna of the smart sensor is arranged as a two-dimensional antenna array, for example, each antenna patch has a Rhombus arrangement, thereby reducing unnecessary side lobes.

또는, 2차원 안테나 배열이 다수의 방사 패치가 V자 형상으로 배치되는 V-shape 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 더 구체적으로는 2개의 V자 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 이 때에는, 각 V자 안테나 어레이의 꼭지점(Apex)으로 단일 피드(Single Feed)가 이루어진다.Alternatively, the two-dimensional antenna array may include a V-shape antenna array in which a plurality of radiation patches are disposed in a V-shape, and more specifically, may include two V-shaped antenna arrays. In this case, a single feed is made to the apex of each V-shaped antenna array.

또는, 2차원 안테나 배열이 다수의 방사 패치가 X자 형상으로 배치되는 X-shape 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 더 구체적으로는 2개의 X자 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 이 때에는, 각 X자 안테나 어레이의 중심으로 단일 피드(Single Feed)가 이루어진다.Alternatively, the two-dimensional antenna array may include an X-shape antenna array in which a plurality of radiation patches are disposed in an X-shape, and more specifically, may include two X-shaped antenna arrays. At this time, a single feed (Single Feed) is made to the center of each X-shaped antenna array.

또한, 본 실시예에 의한 스마트센서는 수직 및 수평방향의 감지 정확도 또는 해상도를 구현하기 위하여, MIMO 안테나 시스템을 이용할 수 있다.In addition, the smart sensor according to the present embodiment may use a MIMO antenna system to implement detection accuracy or resolution in vertical and horizontal directions.

더 구체적으로, MIMO 시스템에서는 각각의 송신안테나는 서로 구분되는 독립적인 파형을 가지는 신호를 송신할 수 있다. 즉, 각 송신안테나는 다른 송신 안테나들과 구분되는 독립적인 파형의 신호를 송신하고, 각각의 수신안테나는 이 신호들의 상이한 파형으로 인해 객체에서 반사된 반사 신호가 어떠한 송신 안테나에서 송신된 것인지 결정할 수 있다.More specifically, in the MIMO system, each transmit antenna may transmit a signal having an independent waveform that is distinguished from each other. That is, each transmit antenna transmits a signal of an independent waveform that is distinguished from other transmit antennas, and each receive antenna can determine which transmit antenna the reflected signal reflected from the object is transmitted due to the different waveforms of these signals. have.

또한, 본 실시예에 의한 스마트센서는 송수신 안테나를 포함하는 기판 및 회로를 수용하는 레이더 하우징과,레이더 하우징의 외관을 구성하는 레이돔(Radome)을 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 레이돔은 송수신되는 레이더 신호의 감쇄를 감소시킬 수 있는 재료로 구성되며, 레이돔은 이동기기의 전후방 범퍼, 그릴이나, 측면 차체 또는 이동기기 구성요소의 외부 표면으로 구성될 수 있다.In addition, the smart sensor according to the present embodiment may be configured to include a radar housing accommodating a circuit and a board including a transmission/reception antenna, and a radome constituting the exterior of the radar housing. In this case, the radome is made of a material that can reduce the attenuation of the transmitted and received radar signal, and the radome may be composed of the front and rear bumpers, grills, or the side body of the mobile device or the outer surface of the mobile device component.

즉, 스마트센서의 레이돔은 이동기기 그릴, 범퍼, 차체 등의 내부에 배치될 수도 있고, 이동기기 그릴, 범퍼, 차체 일부와 같이 이동기기의 외부 표면을 구성하는 부품의 일부분으로 배치됨으로써, 이동기기 미감을 좋게 하면서도 레이더센서 장착의 편의성을 제공할 수 있다.That is, the radome of the smart sensor may be disposed inside the grill, bumper, body of the mobile device, etc. It can provide the convenience of installing the radar sensor while improving the aesthetics.

본 발명에 사용되는 스마트센서 또는 레이더 시스템은 적어도 하나의 스마트센서 유닛, 예를 들어 이동기기의 정면에 장착되는 정면 감지 스마트센서, 이동기기의 후방에 장착되는 후방 스마트센서 및 이동기기의 각 측방에 장착되는 측방향 또는 측후방 감지 스마트센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 스마트센서 또는 레이The smart sensor or radar system used in the present invention includes at least one smart sensor unit, for example, a front detection smart sensor mounted on the front of a mobile device, a rear smart sensor mounted on the rear of the mobile device, and a mobile device on each side. It may include one or more of a lateral direction or a rear side sensing smart sensor to be mounted. These smart sensors or ray

더 시스템은 송신신호 및 수신신호를 분석하여 데이터를 처리하며, 그에 따라 객체에 대한 정보를 검출할 수 있고, 이를 위한 전자 또는 제어 유닛(ECU) 또는 프로세서를 포함할 수 있다. 스마트센서로부터 ECU로의 데이터 전송 또는 신호 통신은 적절한 이동기기 네트워크 버스 등과 같은 통신 링크를 이용할 수 있다.The system may analyze the transmitted signal and the received signal to process data, and thus may detect information about the object, and may include an electronic or control unit (ECU) or processor for this. Data transmission or signal communication from the smart sensor to the ECU may use a communication link such as a suitable mobile device network bus.

이상과 같은 본 발명의 실시예를 이용하면, 간단한 구성과 작은 연산량을 가지는 이동기기용 스마트센서장치와 그 를 위한 안테나 장치를 제공할 수 있다.By using the embodiment of the present invention as described above, it is possible to provide a smart sensor device for a mobile device having a simple configuration and a small amount of computation and an antenna device therefor.

또한, 이동기기용 스마트센서 장치에서, 하나의 송신안테나부를 포함하되, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능한 송신 빔패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the smart sensor device for mobile devices, including one transmission antenna unit, there is an effect that can form a transmission beam pattern capable of medium/long-range detection and short-range detection at the same time.

더 구체적으로는, N(N은 4상의 짝수)개의 송신안테나와 분배기(Divider)를 포함하되, 상기 분배기가 각 송신안테나에 공급되는 파워의 비율인 파워비율과 각 송신안테나에서 송출되는 신호의 위상비율인 위상비율을 기설정된 값으로 설정함으로써, 중/장거리 감지와 근거리 감지가 동시에 가능한 송신 빔패턴을 형성하고, 그를 통하여 중/장거리 타겟과 근거리 타겟 감지가 동시에 이루어질 수 있는 효과가 있다.More specifically, it includes N (N is an even number of four phases) transmit antennas and a divider, wherein the divider is a ratio of power supplied to each transmit antenna, which is a power ratio, and a phase of a signal transmitted from each transmit antenna. By setting the phase ratio, which is the ratio, to a preset value, a transmission beam pattern capable of detecting medium/long-range and short-range detection is formed at the same time, and through this, there is an effect that the middle/long-range target and the short-range target can be detected at the same time.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체등이 포함될 수 있다.In the above, even though all the components constituting the embodiment of the present invention are described as being combined or operated in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the present invention, all of the components may operate by selectively combining one or more. In addition, although all the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components are selectively combined to perform some or all of the functions of the combined hardware in one or a plurality of hardware program modules It may be implemented as a computer program having Codes and code segments constituting the computer program can be easily deduced by those skilled in the art of the present invention. Such a computer program is stored in a computer-readable storage medium (Computer Readable Media), read and executed by the computer, thereby implementing the embodiment of the present invention. The storage medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, and the like.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, terms such as "comprises", "comprises" or "have" described above mean that the corresponding component may be embedded, unless otherwise specified, excluding other components. Rather, it should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms commonly used, such as those defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 스마트센서 장치 110 : 송신안테나부
120 : 수신안테나부 130 : 분배기
14 : 컨트롤러 14 : 신호 송수신부
14: 신호 처리부 300 : 송신 빔 패턴
310 : 메인파트 320 : 사이드 파트100: smart sensor device 110: transmitting antenna unit
120: receiving antenna 130: splitter
14: controller 14: signal transceiver unit
14: signal processing unit 300: transmit beam pattern
310: main part 320: side part

Claims

a transmission antenna unit including four transmission antennas;
receiving antenna unit; a splitter for supplying a signal to the four transmit antennas of the transmit antenna unit;
a controller that controls to transmit a transmission signal having a predetermined transmission beam pattern through the transmission antenna unit, and obtains target information by processing the signal received from the reception antenna; includes, wherein the splitter is supplied to each transmission antenna By setting the power ratio, which is the ratio of power, and the phase ratio, which is the phase ratio of the signal transmitted from each transmission antenna, to a preset value, the transmission beam pattern is formed in a form capable of detecting both medium/long-range and short-range targets. Smart sensor device for mobile devices, characterized in that.