KR20220168728A - Apparatus and method for generating a range-doppler map using data correlation in a rader system - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시(disclosure)는 일반적으로 표적으로부터 반사된 레이더 신호를 이용하여 거리-도플러 맵을 생성하는 레이더 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 신호에 기반하여 생성된 거리 정렬된 신호 데이터로부터, 데이터 상관 관계를 이용하여 명확한 거리-도플러 맵을 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure generally relates to a radar system for generating a range-Doppler map using a radar signal reflected from a target, and more particularly to a range-aligned signal generated based on a radar signal comprising a plurality of pulses. An apparatus and method for generating an unambiguous distance-Doppler map from data using data correlation.
레이더(radar)는 표적에 무선 주파수 신호를 송신하고, 표적으로부터 반사된 반사파를 수신하여 레이더와 표적 사이의 거리 또는 표적의 형상에 관한 정보를 획득하는 장치를 지시한다. 그에 따라, 레이더는 적군의 미사일 또는 항공기 등의 표적을 추적하는 군용 장치로 널리 이용되고 있다.Radar refers to a device that transmits radio frequency signals to a target and receives reflected waves reflected from the target to obtain information about the distance between the radar and the target or the shape of the target. Accordingly, radar is widely used as a military device for tracking targets such as enemy missiles or aircraft.
레이더는 일반적으로 RF(radio frequency) 신호 기반의 마이크로파 대역의 초고주파 레이더 센서를 이용하여 표적을 탐지하고 추적하여, 표적에 관한 정보를 획득한다. 일 예에 따르면, 레이더 시스템은 거리-도플러 맵(range-doppler map, RD map)을 생성하여, 거리-도플러 맵으로부터 표적에 관한 정보를 획득한다. 레이더는 선형 변조된 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 신호를 송신하고 표적으로부터 반사된 신호를 수신하여, 수신 신호의 복수의 펄스들로부터 표적과의 거리 정보를 획득한다. 이후, 레이더는 거리 정보가 동일하게 정렬된 각각의 펄스 신호들을 모아 도플러 방향으로 푸리에 변환(fourier transform)을 적용하여 2차원 거리-도플러 맵을 생성한다. 도플러 주파수는 속도로 환산될 수 있으므로, 레이더는 2차원의 거리-도플러 맵에서 표적의 거리 및 속도를 각각 획득하여, 표적을 용이하게 탐지 및 추적할 수 있고, 2차원 거리-도플러 맵에 따른 형상을 통하여 표적의 산란 패턴을 확인할 수 있다. In general, a radar detects and tracks a target using a radio frequency (RF) signal-based ultra-high frequency radar sensor in a microwave band, and obtains information about the target. According to one example, a radar system obtains information about a target from a range-Doppler map by generating a range-Doppler map (RD map). A radar transmits a radar signal including a plurality of linearly modulated pulses and receives a signal reflected from a target to obtain distance information from the plurality of pulses of the received signal to the target. Thereafter, the radar generates a 2D distance-Doppler map by collecting pulse signals having identically aligned distance information and applying a Fourier transform in the Doppler direction. Since the Doppler frequency can be converted into speed, the radar can easily detect and track the target by obtaining the distance and speed of the target respectively from the 2D distance-Doppler map, and the shape according to the 2D distance-Doppler map. Through this, it is possible to check the scattering pattern of the target.
거리-도플러 맵을 생성하기 위하여, 레이더의 신호 처리 장치는 복수의 펄스들이 수신되는 동안에 발생하는 표적의 이동 거리를 보상하고 거리 빈(range bin)을 이용하여 위치를 정렬한다. 즉, 각 펄스 및 표적 마다 속도에 의한 위상 변이를 보상한 후 도플러 처리를 해야 명확한 거리-도플러 맵이 획득될 수 있다. In order to generate a range-Doppler map, a signal processing device of a radar compensates for a moving distance of a target that occurs while a plurality of pulses are received and aligns a position using a range bin. That is, a clear distance-Doppler map can be obtained only when Doppler processing is performed after compensating for phase shift due to velocity for each pulse and target.
그러나, 표적의 거리 및 속도를 정확히 파악하는 것은 현실적으로 불가능 하므로, 표적의 실제 속도와 위상 보상에 사용되는 속도 사이에 오차가 발생할 수 있다. 특히, 속도가 상대적으로 빠른 공중 표적의 경우, 실제 속도와 위상 보상에 사용되는 속도 사이의 오차가 발생할 확률이 더 높다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 거리-도플러 맵 생성 장치는 각 펄스들 사이의 위상 오차를 엔트로피 최소화를 통하여 보상하여 상대적으로 명확한 거리-도플러 맵을 생성하였다. 그러나, 엔트로피 최소화 방법을 이용하는 경우, 엔트로피가 최소 값을 가지는 위상 보상 값뿐만 아니라 위상 값에 선형 위상이 더해진 다른 위상 보상 값 또한 엔트로피의 최소 값을 만족하므로, 엔트로피의 최소 값을 만족하는 위상 보상 값이 무수히 많이 존재한다. 그에 따라, 종래의 거리-도플러 맵 생성 장치는 정확한 도플러 주파수에 비례하는 속도를 예측하기 어려웠고, 전반적인 레이더의 표적에 대한 탐지 및 추적 성능이 저하되는 문제가 있었다.However, since it is practically impossible to accurately determine the distance and speed of the target, an error may occur between the actual speed of the target and the speed used for phase compensation. In particular, in the case of an aerial target with a relatively high speed, there is a higher probability that an error between the actual speed and the speed used for phase compensation will occur. In order to solve this problem, the distance-Doppler map generation apparatus compensates for the phase error between each pulse through entropy minimization to generate a relatively clear distance-Doppler map. However, when using the entropy minimization method, since not only the phase compensation value having the minimum entropy value but also other phase compensation values obtained by adding a linear phase to the phase value satisfy the minimum entropy value, the phase compensation value satisfying the minimum entropy value There are countless of these. Accordingly, it is difficult for the conventional range-Doppler map generation device to accurately predict a speed proportional to a Doppler frequency, and overall radar detection and tracking performance for a target is degraded.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 신호로부터 생성된 거리 정렬된 신호 데이터를 이용하여 거리-도플러 맵을 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.Based on the above discussion, the present disclosure provides an apparatus and method for generating a range-Doppler map using range-aligned signal data generated from a radar signal including a plurality of pulses.
또한, 본 개시는 엔트로피 최소화를 통해 표적의 거리 및 속도로 인해 발생한 운동 보상에 필요한 위상 값을 결정함으로써, 거리-도플러 맵을 명확하게 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present disclosure provides an apparatus and method for clearly generating a distance-Doppler map by determining a phase value necessary for motion compensation caused by a distance and speed of a target through entropy minimization.
또한, 본 개시는 블러링된 거리-도플러 맵과 위상이 보상된 거리-도플러 맵에 관하여, 데이터 상관 관계를 이용하여 거리-도플러 맵을 명확하게 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present disclosure provides an apparatus and method for explicitly generating a distance-Doppler map using data correlation with respect to a blurred distance-Doppler map and a phase-compensated distance-Doppler map.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 레이더 시스템에서, 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 반사 신호에 기반하여 생성된 거리 정렬된 신호 데이터를 이용하여, 거리-도플러(range-doppler) 맵을 생성하는 장치는 상기 거리 정렬된 신호 데이터에서 복소 데이터에 관한 엔트로피에 기반하여, 상기 복수의 펄스들에 대응되는 위상 보상 값들을 결정하는 위상 보상 결정기, 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 기반한 제1 거리-도플러 맵의 패턴(pattern)과, 상기 거리 정렬된 신호 데이터와 상기 위상 보상 값들에 기반한 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 결정하는 맵 패턴 결정기, 상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서, 복소 데이터 사이의 상관 관계(correlation)에 기반하여, 펄스 데이터 단위의 거리에 관한 셀 이동량을 결정하는 이동량 결정기, 및 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴과 상기 셀 이동량에 기반하여 거리-도플러 맵을 생성하는 맵 생성기를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, in a radar system, an apparatus for generating a range-Doppler map using range-aligned signal data generated based on a radar reflection signal including a plurality of pulses includes: A phase compensation determiner for determining phase compensation values corresponding to the plurality of pulses based on entropy of complex data in the distance-aligned signal data, a pattern of a first distance-Doppler map based on the distance-aligned signal data (pattern) and a map pattern determiner for determining a pattern of a second distance-Doppler map based on the distance-aligned signal data and the phase compensation values, a pattern of the first distance-Doppler map and the second distance-Doppler map A movement amount determiner for determining a cell movement amount for a distance of a pulse data unit based on a correlation between complex data in the pattern of, and a distance based on the pattern of the second distance-Doppler map and the cell movement amount -Can include a map generator that creates a Doppler map.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 위상 보상 결정기는 제1 위상 보상 값을 초기화하고, 상기 복소 데이터와 상기 제1 위상 보상 값에 기반하여, 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 관한 엔트로피를 결정하고, 상기 엔트로피가 최소가 되는 제2 위상 보상 값을 결정하고, 상기 제2 위상 보상 값과 상기 제1 위상 보상 값의 차이가 미리 설정된 임계 값보다 작은지 여부를 식별하고, 상기 제2 위상 보상 값과 상기 제1 위상 보상 값의 차이가 임계 값보다 작은 경우, 제2 위상 보상 값을 출력할 수 있다.According to another embodiment, the phase compensation determiner initializes a first phase compensation value, determines entropy of the distance-aligned signal data based on the complex data and the first phase compensation value, and determines the entropy of the distance-aligned signal data. Determines a second phase compensation value at which is the minimum, identifies whether a difference between the second phase compensation value and the first phase compensation value is smaller than a preset threshold value, and determines whether the second phase compensation value and the first phase compensation value are equal to each other. When the difference between the first phase compensation values is smaller than the threshold value, a second phase compensation value may be output.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 위상 보상 결정기는 상기 제2 위상 보상 값과 상기 제1 위상 보상 값의 차이가 임계 값 이상인 경우, 상기 복소 데이터와 상기 제2 위상 보상 값에 기반하여, 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 관한 엔트로피를 결정하고, 상기 엔트로피가 최소가 되는 제3 위상 보상 값을 결정할 수 있다.According to another embodiment, the phase compensation determiner sorts the distance based on the complex data and the second phase compensation value when the difference between the second phase compensation value and the first phase compensation value is greater than or equal to a threshold value. Entropy of the signal data may be determined, and a third phase compensation value having the minimum entropy may be determined.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 엔트로피는 섀넌(shannon) 엔트로피를 포함할 수 있다. According to another embodiment, the entropy may include Shannon entropy.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴은 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환이 적용된, 블러링(blurring) 거리-도플러 맵의 패턴을 지시하고, 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴은 상기 위상 보상 값이 적용된 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환이 적용된, 위상 보상 거리-도플러 맵의 패턴을 지시할 수 있다.According to another embodiment, the pattern of the first distance-Doppler map indicates a pattern of a blurring distance-Doppler map in which a Fourier transform is applied to the distance-aligned signal data, and the pattern of the second distance-Doppler map is applied. The pattern of the map may indicate a pattern of a phase compensation distance-Doppler map in which a Fourier transform is applied to the distance-aligned signal data to which the phase compensation value is applied.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 이동량 결정기는, 상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴에서 표적의 위치에 대응되는 적어도 하나의 제1 복소 데이터와 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서 상기 표적의 위치에 대응되는 제2 복소 데이터 사이의 원형 상관 관계(circular correlation)를 결정하고, 상기 원형 상관 관계의 크기에 기반하여 펄스 데이터 단위의 셀 이동량을 결정할 수 있다.According to another embodiment, the movement amount determiner may include at least one first complex data corresponding to the position of the target in the pattern of the first distance-Doppler map and the position of the target in the pattern of the second distance-Doppler map. It is possible to determine a circular correlation between the second complex data corresponding to , and to determine a cell movement amount of a pulse data unit based on the size of the circular correlation.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 이동량 결정기는 상기 원형 상관 관계의 크기가 최대가 되게 하는 거리를 셀 이동량으로 결정할 수 있다.According to another embodiment, the movement amount determiner may determine, as the cell movement amount, a distance at which the magnitude of the circular correlation is maximized.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 레이더 시스템에서, 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 반사 신호에 기반하여 생성된 거리 정렬된 신호 데이터를 이용하여, 거리-도플러(range-doppler) 맵을 생성하는 장치의 동작 방법은 상기 거리 정렬된 신호 데이터에서 복소 데이터에 관한 엔트로피에 기반하여, 상기 복수의 펄스들에 대응되는 위상 보상 값들을 결정하는 단계, 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 기반한 제1 거리-도플러 맵의 패턴(pattern)과, 상기 거리 정렬된 신호 데이터와 상기 위상 보상 값들에 기반한 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 결정하는 단계, 상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서, 복소 데이터 사이의 상관 관계(correlation)에 기반하여, 펄스 데이터 단위의 거리에 관한 셀 이동량을 결정하는 단계, 및 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴과 상기 셀 이동량에 기반하여 거리-도플러 맵을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, in a radar system, an apparatus for generating a range-Doppler map using range-aligned signal data generated based on a radar reflection signal including a plurality of pulses The operating method includes determining phase compensation values corresponding to the plurality of pulses based on entropy of complex data in the distance-aligned signal data, and a first distance-Doppler map based on the distance-aligned signal data. Determining a pattern of a second distance-Doppler map based on a pattern and the distance-aligned signal data and the phase compensation values; Determining a cell movement amount with respect to a distance of a pulse data unit based on a correlation between complex data in a pattern, and a distance-Doppler based on the pattern of the second distance-Doppler map and the cell movement amount It may include generating a map.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴은 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환이 적용된, 블러링(blurring) 거리-도플러 맵의 패턴을 지시하고, 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴은 상기 위상 보상 값이 적용된 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환이 적용된, 위상 보상 거리-도플러 맵의 패턴을 지시할 수 있다.According to another embodiment, the pattern of the first distance-Doppler map indicates a pattern of a blurring distance-Doppler map in which a Fourier transform is applied to the distance-aligned signal data, and the pattern of the second distance-Doppler map is applied. The pattern of the map may indicate a pattern of a phase compensation distance-Doppler map in which a Fourier transform is applied to the distance-aligned signal data to which the phase compensation value is applied.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 셀 이동량을 결정하는 단계는 상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴에서 표적의 위치에 대응되는 적어도 하나의 제1 복소 데이터와 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서 상기 표적의 위치에 대응되는 제2 복소 데이터 사이의 원형 상관 관계(circular correlation)를 결정하는 단계, 및 상기 원형 상관 관계의 크기에 기반하여 펄스 데이터 단위의 셀 이동량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment, the determining of the cell movement amount may include determining the first complex data corresponding to the position of the target in the pattern of the first range-Doppler map and the pattern of the second range-Doppler map. The method may include determining a circular correlation between the second complex data corresponding to the position of the target, and determining a cell movement amount of a pulse data unit based on the size of the circular correlation.
다른 일 실시 예에 따르면, 상기 셀 이동량을 결정하는 단계는 상기 원형 상관 관계의 크기가 최대가 되게 하는 거리를 셀 이동량으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment, the determining of the cell movement amount may include determining, as the cell movement amount, a distance at which the magnitude of the circular correlation is maximized.
본 발명의 다양한 각각의 측면들 및 특징들은 첨부된 청구항들에서 정의된다. 종속 청구항들의 특징들의 조합들(combinations)은, 단지 청구항들에서 명시적으로 제시되는 것뿐만 아니라, 적절하게 독립항들의 특징들과 조합될 수 있다.Each of the various aspects and features of the invention are defined in the appended claims. Combinations of features of the dependent claims may be combined with features of the independent claims as appropriate, not just those explicitly set forth in the claims.
또한, 본 개시에 기술된 임의의 하나의 실시 예(any one embodiment) 중 선택된 하나 이상의 특징들은 본 개시에 기술된 임의의 다른 실시 예 중 선택된 하나 이상의 특징들과 조합될 수 있으며, 이러한 특징들의 대안적인 조합이 본 개시에 논의된 하나 이상의 기술적 문제를 적어도 부분적으로 경감시키거나, 본 개시로부터 통상의 기술자에 의해 식별될 수 있는(discernable) 기술적 문제를 적어도 부분적으로 경감시키고, 나아가 실시 예의 특징들(embodiment features)의 이렇게 형성된 특정한 조합(combination) 또는 순열(permutation)이 통상의 기술자에 의해 양립 불가능한(incompatible) 것으로 이해되지만 않는다면, 그 조합은 가능하다.In addition, one or more selected features of any one embodiment described in this disclosure may be combined with one or more selected features of any other embodiment described in this disclosure, and alternatives of such features The combination of the present disclosure at least partially alleviates one or more technical problems discussed in the present disclosure, or at least partially alleviates the technical problems discernable by a person skilled in the art from the present disclosure, and further features of the embodiments ( A particular combination or permutation so formed of embodiment features is possible, provided that it is not understood by a person skilled in the art to be incompatible.
본 개시에 기술된 임의의 예시 구현(any described example implementation)에 있어서 둘 이상의 물리적으로 별개의 구성 요소들은 대안적으로, 그 통합이 가능하다면 단일 구성 요소로 통합될 수도 있으며, 그렇게 형성된 단일한 구성 요소에 의해 동일한 기능이 수행된다면, 그 통합은 가능하다. 반대로, 본 개시에 기술된 임의의 실시 예(any embodiment)의 단일한 구성 요소는 대안적으로, 적절한 경우, 동일한 기능을 달성하는 둘 이상의 별개의 구성 요소들로 구현될 수도 있다.In any described example implementation, two or more physically separate components may alternatively be integrated into a single component, where such integration is possible, and a single component so formed If the same function is performed by , the integration is possible. Conversely, a single component in any embodiment described in this disclosure may alternatively be implemented as two or more separate components that achieve the same function, where appropriate.
본 발명의 특정 실시 예들(certain embodiments)의 목적은 종래 기술과 관련된 문제점 및/또는 단점들 중 적어도 하나를, 적어도 부분적으로, 해결, 완화 또는 제거하는 것에 있다. 특정 실시 예들(certain embodiments)은 후술하는 장점들 중 적어도 하나를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of certain embodiments of the present invention to address, mitigate, or eliminate, at least in part, at least one of the problems and/or disadvantages associated with the prior art. Certain embodiments aim to provide at least one of the advantages described below.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 레이더 시스템에서 상관 관계를 이용하여 오차를 보정함으로써 명확한 거리-도플러 맵을 생성할 수 있게 한다.An apparatus and method according to various embodiments of the present disclosure enable a clear range-Doppler map to be generated by correcting an error using correlation in a radar system.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 표적의 거리 및 속도를 정확히 알기 어려운 공중 표적에 대하여, 명확한 거리-도플러 맵의 패턴을 결정하여 표적의 속도 추정 값에 관한 정확도를 증가시킬 수 있게 한다.Apparatus and method according to various embodiments of the present disclosure can increase the accuracy of the target's velocity estimation value by determining a clear range-Doppler map pattern for an aerial target for which it is difficult to accurately know the target's distance and velocity. .
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 레이더 시스템에서 레이더의 표적에 관한 탐지 및 추적 성능을 증가시킬 수 있게 한다.An apparatus and method according to various embodiments of the present disclosure enable a radar system to increase detection and tracking performance of a target.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtainable in the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵을 생성하는 방법에 관한 모식도를 도시한다.
도 3은 종래에 따른 레이더 시스템에서, 엔트로피 최소화 방법을 통해 위상을 보상하여 거리-도플러 맵을 생성하는 방법에 관한 모식도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 신호 처리기의 구성을 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵 생성 장치의 동작 방법에 관한 블록도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 상관 관계를 이용하여 오차가 보상된 거리-도플러 맵을 생성하는 방법에 관한 모식도를 도시한다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵 생성 장치의 동작 방법에 관한 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 위상 보상 값을 결정하기 위한 방법에 관한 흐름도를 도시한다.
도 9는 종래에 따른 레이더 시스템에서, 표적 모델링과 표적에 관한 거리-도플러 맵의 일 예를 도시한다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵 생성 장치가 생성한 거리-도플러 맵의 일 예를 도시한다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵 생성 장치가 생성한 거리-도플러 맵의 일 예를 도시한다. 1 illustrates a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
2 illustrates a schematic diagram of a method for generating a range-Doppler map in a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
3 shows a schematic diagram of a method for generating a range-Doppler map by compensating for a phase through an entropy minimization method in a conventional radar system.
4 illustrates a configuration of a signal processor in a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
5 is a block diagram of an operating method of an apparatus for generating a range-Doppler map in a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
6 illustrates a schematic diagram of a method of generating a distance-Doppler map in which an error is compensated for using correlation in a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
7 is a flowchart illustrating an operating method of an apparatus for generating a range-Doppler map in a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
8 is a flowchart illustrating a method for determining a phase compensation value in a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
9 shows an example of target modeling and a range-Doppler map for a target in a conventional radar system.
10 illustrates an example of a range-Doppler map generated by an apparatus for generating a range-Doppler map in a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
11 illustrates an example of a range-Doppler map generated by an apparatus for generating a range-Doppler map in a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in the present disclosure are only used to describe a specific embodiment, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art described in this disclosure. Among the terms used in the present disclosure, terms defined in general dictionaries may be interpreted as having the same or similar meanings as those in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present disclosure, ideal or excessively formal meanings. not be interpreted as In some cases, even terms defined in the present disclosure cannot be interpreted to exclude embodiments of the present disclosure.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.In various embodiments of the present disclosure described below, a hardware access method is described as an example. However, since various embodiments of the present disclosure include technology using both hardware and software, various embodiments of the present disclosure do not exclude software-based access methods.
이하 본 개시는 레이더 시스템에서 거리-도플러 맵을 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 신호에 기반하여 생성된 거리 정렬된 신호 데이터에 관하여, 상관 관계를 이용하여 명확한 거리-도플러 맵을 생성하기 위한 기술을 설명한다.Hereinafter, the present disclosure relates to an apparatus and method for generating a range-Doppler map in a radar system. Specifically, the present disclosure describes a technique for generating an unambiguous range-Doppler map using correlation with respect to range-aligned signal data generated based on a radar signal including a plurality of pulses.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있으므로 본 명세서에서 설명하는 실시예들로 제한되지 않는다. 본 명세서에 개시된 실시예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술을 구체적으로 설명하는 것이 본 개시의 기술적 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 공지 기술에 대한 구체적인 설명을 생략한다. 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, various embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present disclosure with reference to the accompanying drawings. However, since the technical spirit of the present disclosure may be implemented in various forms, it is not limited to the embodiments described herein. In describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the technical idea of the present disclosure, a detailed description of the known technology will be omitted. The same or similar components are assigned the same reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.
본 명세서에서 어떤 요소가 다른 요소와 "연결"되어 있다고 기술될 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 요소를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 어떤 요소가 다른 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 요소 외에 또 다른 요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In this specification, when an element is described as being “connected” to another element, this includes not only the case of being “directly connected” but also the case of being “indirectly connected” with another element intervening therebetween. When an element "includes" another element, this means that it may further include another element without excluding another element in addition to the other element unless otherwise stated.
일부 실시예들은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 설명될 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는 특정 기능을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 본 개시의 기능 블록이 수행하는 기능은 복수의 기능 블록에 의해 수행되거나, 본 개시에서 복수의 기능 블록이 수행하는 기능들은 하나의 기능 블록에 의해 수행될 수도 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다.Some embodiments may be described as functional block structures and various processing steps. Some or all of these functional blocks may be implemented with any number of hardware and/or software components that perform a particular function. For example, functional blocks of the present disclosure may be implemented by one or more microprocessors or circuit configurations for a predetermined function. The functional blocks of this disclosure may be implemented in a variety of programming or scripting languages. The functional blocks of this disclosure may be implemented as an algorithm running on one or more processors. The functions performed by the function blocks of the present disclosure may be performed by a plurality of function blocks, or the functions performed by the plurality of function blocks in the present disclosure may be performed by one function block. In addition, the present disclosure may employ prior art for electronic environment setting, signal processing, and/or data processing.
또한, 본 개시에서, 특정 조건의 만족(satisfied), 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해, 초과 또는 미만의 표현이 사용되었으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 이상 또는 이하의 기재를 배제하는 것이 아니다. '이상'으로 기재된 조건은 '초과', '이하'로 기재된 조건은 '미만', '이상 및 미만'으로 기재된 조건은 '초과 및 이하'로 대체될 수 있다. In addition, in the present disclosure, the expression of more than or less than is used to determine whether a specific condition is satisfied or fulfilled, but this is only a description to express an example and excludes more or less description. It's not about doing it. Conditions described as 'above' may be replaced with 'exceeds', conditions described as 'below' may be replaced with 'below', and conditions described as 'above and below' may be replaced with 'above and below'.
이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 거리-도플러 맵 생성 장치는 통신부, 저장부, 제어부를 포함할 수 있다. 저장부, 통신부, 제어부는 적어도 하나의 프로세서에 기능적으로 결합되어 동작할 수 있다.'...' is used below. wealth', '… A term such as 'group' refers to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software. The distance-Doppler map generator may include a communication unit, a storage unit, and a control unit. The storage unit, the communication unit, and the control unit may be functionally coupled to at least one processor to operate.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템(100)을 도시한다. 레이더 시스템(100)은 레이더 센서(110)와 표적(160)을 포함할 수 있다. 레이더 시스템(100)에 따르면, 레이더 센서(110)는 레이더에서 송신한 초고주파 신호가 표적으로부터 산란되는 수신 신호를 이용하여 표적의 정보를 추출할 수 있다. 도 1은 레이더 시스템에 레이더 센서(110)와 표적(160)이 각각 하나인 경우를 도시하지만, 레이더 센서와 표적의 개수는 상황에 따라 복수로 존재할 수 있다. 1 illustrates a
레이더 시스템(100)에 따르면, 레이더 센서(110)는 표적을 탐지 또는 추적하기 위한 기능을 수행한다. 레이더 센서(110)는 표적(160)에 RF(radio frequency) 신호를 송신하고, 표적으로부터 반사된 신호를 수신한다. 레이더 센서(110)는 반사된 수신 신호를 이용하여 레이더 센서(110)와 표적(160) 사이의 거리 또는 표적의 형상에 관한 정보를 획득할 수 있다. According to the
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 레이더 센서(110)는 레이더 신호를 송신하기 위하여 기저 대역(base band) 신호 및 비트 열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서(110)는 데이터를 송신하는 경우, 송신 비트 열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성할 수 있다. 레이더 센서(110)는 위상을 변조하기 위하여 주파수를 합성하는 주파수 합성기(111), 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환하는 송신기(113), 및 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 이용하여 레이더 신호를 송신하는 송신 안테나(115)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 레이더 센서(110)는 송신 안테나(115)를 통하여 표적에 레이더 신호를 송신할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 레이더 센서(110)는 표적으로부터 반사된 RF 신호를 수신하여 표적에 관한 정보를 획득할 수 있다. 레이더 센서(110)는 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이를 이용하여 표적으로부터 반사된 RF 신호를 수신하는 수신 안테나(117), RF 대역 신호를 기저 대역 신호로 하향 변환하는 수신기(119), 하향 변환된 신호를 처리하는 신호 처리기(121)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 레이더 센서(110)는 기저 대역 신호를 복조 및 복호화하여 수신 비트 열을 복원할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵을 생성하는 방법에 관한 모식도(200)를 도시한다.2 illustrates a schematic diagram 200 of a method for generating a range-Doppler map in a radar system according to various embodiments of the present disclosure.
도 2를 참고하면, 신호 처리기(121)는 표적으로부터 반사되는 레이더 신호인 수신 신호(201)를 획득한다. 레이더 센서(110)는 선형 변조된 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 신호를 표적으로 송신하고, 표적으로부터 반사된 신호를 수신할 수 있다. 그에 따라, 레이더 신호는 M개의 펄스들을 포함할 수 있고, 신호 처리기(121)는 M개의 펄스를 포함하는 수신 신호(201)를 전달받을 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
이후, 신호 처리기(121)는 수신한 신호를 처리하여 신호 데이터(203)를 획득할 수 있다. 신호 처리기(121)는 수신 신호(201)에 펄스 압축이나 스트래치(stretche) 프로세싱을 적용하여 거리 정보에 관한 신호 데이터(203)를 생성할 수 있다. 여기서, 신호 데이터는 신호 행렬로 표현될 수 있고, 신호 데이터의 값은 복소 값을 포함할 수 있다. 또한, 신호 데이터의 크기는 레이더 신호에 포함된 펄스의 개수 M과 전체 거리 빈(range bin)의 개수 N 에 기반하여 결정될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 신호 데이터는 M x N 크기의 행렬로 결정될 수 있다. Thereafter, the
이후, 신호 처리기(121)는 신호 데이터(203)에서 거리 빈 단위로 신호 데이터의 중심을 일치시키는 거리 정렬을 수행하여 거리 정렬된 신호 데이터(205)를 획득할 수 있다. 표적에 관한 정보를 포함하는 복소 데이터의 크기는 표적에 관한 정보를 포함하지 않는 복소 데이터의 크기보다 크다. 따라서, 신호 처리기(121)는 신호 데이터에 포함된 복소 데이터의 크기를 비교하고, 표적에 관한 거리 정보를 일치시킴으로써 거리 정렬된 신호 데이터를 생성할 수 있다. 그에 따라 거리 정렬된 신호 데이터는 M x N 크기로 결정될 수 있다.Thereafter, the
이후, 신호 처리기(121)는 거리 정렬된 신호 데이터(205)를 푸리에 변환(fourier transform)하여 거리-도플러 맵(207)을 생성할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 신호 처리기(121)는 거리 정렬된 신호 데이터(205)에 도플러 방향의 푸리에 변환을 적용할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 신호 처리기(121)는 거리 정렬된 신호 데이터에서 각각의 펄스에 대응되는 속도 오차에 따른 위상 보상 값들을 이용하여 오차를 보상한 후에, 도플러 방향의 푸리에 변환을 적용할 수 있다. 레이더 센서의 사용자는 생성된 거리-도플러 맵을 이용하여, 표적에 관한 거리 및 속도 정보를 획득할 수 있다.Thereafter, the
도 3은 종래에 따른 레이더 시스템에서, 엔트로피 최소화 방법을 통해 위상을 보상하여 거리-도플러 맵을 생성하는 방법에 관한 모식도(300)를 도시한다. FIG. 3 shows a schematic diagram 300 of a method of generating a range-Doppler map by compensating a phase through an entropy minimization method in a conventional radar system.
도 3을 참고하면, 신호 처리기(121)는 표적으로부터 반사되는 레이더 신호에 기반하여, 거리 정렬된 신호 데이터(301)를 생성할 수 있다. 거리 정렬된 신호 데이터(301)는 도 2에서 신호 처리기(121)가 거리 정렬된 신호 데이터(205)를 생성하는 방법과 동일한 방법에 따라 생성될 수 있다. 그에 따라, 거리 정렬된 신호 데이터는 신호 행렬로 표현될 수 있고, 신호 데이터의 값은 복소 값을 포함할 수 있다. 또한, 신호 데이터의 크기는 레이더 신호에 포함된 펄스의 개수 M과 전체 거리 빈의 개수 N에 기반하여 결정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 신호 데이터는 M x N 크기의 행렬로 결정될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
신호 처리기(121)는 속도에 관한 위상 오차를 보상하기 위한 위상 보상 값 φ(303)를 결정한다. 신호 처리기(121)는 거리 정렬된 신호 데이터(301)에서 복수의 펄스들 각각에 대응되는 위상 보상 값들을 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 신호 처리기(121)는 신호의 세기에 해당되는 복소 데이터의 크기에 기반하여 위상 보상 값 φ(303)를 결정할 수 있다. 여기서 위상 보상 값 φ(303)는 M개의 펄스 각각에 대응되는 M개의 복소 데이터들을 포함할 수 있다.The
이후, 신호 처리기(121)는 거리 정렬 신호 데이터(301)와 위상 보상 값 φ(303)에 기반하여 위상 보상된 신호 데이터(305)를 생성할 수 있다. 신호 처리기(121)는 위상 보상 값들을 거리 정렬된 신호 데이터(301)에 적용하여 위상 보상된 신호 데이터(305)를 생성한다. 즉, 신호 처리기(121)는 엔트로피 값이 최소가 되는 M개의 위상 보상 값들을 결정하고, 위상 보상 값들을 거리 정렬된 신호 데이터의 신호에 적용하여 위상을 보상할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 신호 처리기(121)는 위상 보상 값 φ(303)를 거리 정렬된 신호 데이터(301)에 요소 별 곱셈으로 적용하여 위상을 보상할 수 있다. Then, the
이후, 신호 처리기(121)는 위상 보상된 신호 데이터(305)를 신호 처리 하여 위상 보상된 거리-도플러 맵(307)을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 신호 처리기(121)는 위상 보상된 신호 데이터(305)에 도플러 방향의 푸리에 변환을 적용하여 위상 보상된 거리-도플러 맵(307)을 생성할 수 있다. 레이더 센서의 사용자는 생성된 거리-도플러 맵을 이용하여, 표적에 관한 거리 및 속도 정보를 획득할 수 있다.Thereafter, the
도 3을 참고하면, 신호 처리기(121)는 신호 데이터에 표적의 거리, 속도에 관한 위상을 보상함으로써 명확도가 높은 거리-도플러 맵을 생성할 수 있다. 여기서, 신호 처리기(121)는 위상 보상 값 φ(303)를 결정하기 위하여 신호의 크기의 절대 값이 엔트로피 최소 값을 만족하는 위상 값을 결정하는 엔트로피 최소화 방법을 이용할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
일반적인 엔트로피 최소화 방법에 따라 위상 보상 값을 결정하는 경우, 결정된 위상 보상 값에 선형 위상이 더해진 위상 값 또한 엔트로피의 최소 값을 만족하게 된다. 즉, 엔트로피 최소화를 만족하는 위상 보상 값은 무수히 많게 존재할 수 있다. 선형 위상에 관한 차이는 영상의 품질은 같지만 수직(cross range) 방향의 원형 이동(circular shift)을 발생시키고, 명확한 도플러 주파수에 비례하는 속도가 예측될 수 없음에 따라 레이더의 표적에 대한 탐지 및 추적 성능이 저하될 수 있다.When a phase compensation value is determined according to a general entropy minimization method, a phase value obtained by adding a linear phase to the determined phase compensation value also satisfies the minimum entropy value. That is, there may be infinitely many phase compensation values that satisfy entropy minimization. The difference in linear phase has the same image quality, but causes a circular shift in the vertical (cross range) direction, and since the velocity proportional to the clear Doppler frequency cannot be predicted, radar detects and tracks the target. Performance may deteriorate.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 신호 처리기(121)의 구성(400)을 도시한다.4 illustrates a
도 4를 참고하면, 신호 처리기(121)는 레이더 센서(110)가 표적으로부터 반사된 레이더 신호를 수신한 경우, 수신된 신호를 처리하여 표적에 관한 정보를 획득하는 기능을 수행한다. 즉, 신호 처리기(121)는 레이더 신호를 처리하여 신호 데이터를 생성하고, 신호 데이터로부터 표적에 관한 정보를 획득할 수 있다. 이 때, 신호 데이터는 신호 행렬로 표현될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 신호 처리기(121)는 신호 데이터 생성 장치(411), 거리-도플러 맵 생성 장치(461)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , when the
도 4에 도시된 바와 같이, 이하에서 신호 처리기(121)에 신호 데이터 생성 장치(411)와 거리-도플러 맵 생성 장치(461)가 포함되는 경우를 예시하나, 신호 데이터 생성 장치(411)와 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 신호 처리기(121)와 구분되는 별도의 장치로 구성되고, 신호 처리기(121)와 연결되어 동작할 수 있다. As shown in FIG. 4, a case in which the
신호 데이터 생성 장치(411)는 레이더 신호로부터 거리 정렬된 신호 데이터를 생성하는 기능을 수행한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 신호 데이터 생성 장치(411)는 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 신호에 펄스 압축 방식이나 스트래치 프로세싱을 적용하여 신호 데이터를 생성하고, 거리 빈 단위로 신호 데이터의 중심을 일치시키는 거리 정렬을 수행할 수 있다. 이 때, 신호 데이터는 신호 행렬로 표현될 수 있고, 신호 행렬의 크기는 레이더 신호에 포함된 펄스의 개수와 거리 빈의 개수에 기반하여 결정될 수 있다. 신호 데이터 생성 장치(411)는 생성된 거리 정렬된 신호 데이터를 거리-도플러 맵 생성 장치(461)로 출력한다.The signal
거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 거리 정렬된 신호 데이터를 이용하여 거리-도플러 맵을 생성하는 기능을 수행한다. 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 복수의 펄스 신호들을 모아 생성된 거리 정렬된 신호 데이터를 도플러 방향으로 푸리에 변환하여 거리-도플러 맵을 생성할 수 있다. 이 때, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 거리 정렬된 신호 데이터에서 엔트로피 최소화 기법을 이용하여 거리-도플러 맵을 생성할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 위상 보상 결정기(471), 맵 패턴 결정기(473), 이동량 결정기(475), 및 맵 생성기(477)를 포함한다.The distance-
위상 보상 결정기(471)는 거리 정렬된 신호 데이터에 기반하여, 복수의 펄스들 각각에 대응되는 위상 보상 값들을 결정하는 기능을 수행한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 위상 보상 결정기(471)는 전체 거리 빈들에서 펄스들 각각에 관한 복소 데이터를 이용하여, 속도 오차에 따른 위상 보상 값을 결정한다. 그에 따라, 위상 보상 결정기(471)는 펄스의 개수만큼의 위상 보상 값들을 결정할 수 있다.The
맵 패턴 결정기(473)는 거리 정렬된 신호 데이터와 위상 보상 값들을 이용하여 거리-도플러 맵의 패턴을 결정하는 기능을 수행한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 맵 패턴 결정기(473)는 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환을 적용하여 제1 거리-도플러 맵의 패턴을 결정할 수 있다. 여기서, 제1 거리-도플러 맵은 블러링(blurring)된 맵을 지시한다. 또한, 맵 패턴 결정기(473)는 위상 보상 값들과 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환을 적용하여 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 결정할 수 있다. 맵 패턴 결정기(473)는 복수의 펄스 신호를 모아 생성된 거리 정렬된 신호 데이터에 결정된 위상 보상 값들을 곱셈 적용하여 보상하여 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 결정할 수 있다. 여기서, 제2 거리-도플러 맵은 자동 초점화된 맵을 지시한다.The
이동량 결정기(475)는 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서, 복소 데이터 사이의 상관 관계에 기반하여 셀 이동량을 결정하는 기능을 수행한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 이동량 결정기(475)는 두 거리-도플러 맵의 패턴들에서 영상들 사이의 수직 방향으로의 원형 상관 관계의 최대 값이 계산되는 셀 이동량을 결정한다. 여기서, 셀 이동량은 펄스 데이터 단위의 거리를 지시할 수 있다. 이동량 결정기(475)는 맵 패턴 결정기(473)으로부터 수신한 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 제2 거리-도플러 맵 패턴에서 수직 거리 방향의 상관 관계를 결정한다. 이동량 결정기(475)는 결정된 상관 관계를 매칭 스코어(matching score)로 하여 매칭 스코어가 가장 큰 값에 대응되는 이동량을 셀 이동량으로 결정한다.The
맵 생성기(477)는 제2 거리-도플러 맵의 패턴에 셀 이동량을 적용하여 거리-도플러 맵을 생성하는 기능을 수행한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 맵 생성기(477)는 셀 이동량을 제2 거리-도플러 맵의 패턴에 적용하여 최종 거리-도플러 맵을 생성한다. The
도 4를 참고하면, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 속도에 관한 위상 오차가 보상된 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 결정한다. 즉, 제2 거리-도플러 맵의 패턴은 위상 보상 값들을 통해 초점이 조정된 선명한 화질을 가질 수 있지만, 명확도에 관한 오차를 포함한다. 여기서, 본 개시에 따른 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제2 거리-도플러 맵의 패턴과 블러링된 제1 거리-도플러 맵의 패턴에서 복소 데이터 사이의 상관 관계로부터 셀 이동량을 결정하여 반영함으로써, 선명함과 동시에 명확도에 관한 오차가 감소된 최종 거리-도플러 맵을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the distance-
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)의 동작 방법에 관한 블록도(500)를 도시한다. 도 5는 거리-도플러 맵 생성 장치(461)의 동작 방법을 예시한다.5 is a block diagram 500 of an operating method of a range-
도 5를 참고하면, 신호 데이터 생성 장치(411)는 거리 정렬된 신호 데이터를 생성하여 거리-도플러 맵 생성 장치(461)로 출력할 수 있다. 여기서, 거리 정렬된 신호 데이터는 M x N의 크기의 행렬 데이터를 포함할 수 있다. 이때, M은 펄스의 개수, N은 전체 거리 빈의 개수를 지시할 수 있다. 또한, 각각의 신호 데이터의 값은 복소 값들로 표현될 수 있다. 거리 정렬된 신호 데이터는 위상 보상 결정기(471), 맵 패턴 결정기(473)로 입력된다.Referring to FIG. 5 , the signal
위상 보상 결정기(471)는 거리 정렬된 신호 데이터에서 전체 거리 빈 단위로, 복수의 펄스에 대응되는 위상 보상 값들을 결정한다. 위상 보상 결정기(471)는 거리 정렬된 신호 데이터에 포함된 복소 데이터를 이용하여, 엔트로피 최소화를 통하여 복수의 펄스들 각각에 관한 위상 보상 값을 결정할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 위상 보상 결정에 이용되는 엔트로피는 뜨살리스(tsallis) 엔트로피, 섀넌(shannon) 엔트로피 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하에서, 위상 보상 결정기(471)는 섀넌 엔트로피를 이용하여 엔트로피 값이 최소가 되는 위상 보상 값을 결정하지만, 다른 엔트로피 값을 이용하여 위상 보상 값을 결정할 수 있다.The
M개의 펄스들을 포함하는 거리 정렬된 신호 데이터는 행렬 데이터로 표현될 수 있다. 여기서 행렬 데이터를 f(x,n)이라고 하면, 행렬 데이터 f(x,n)에 도플러 방향으로 푸리에 변환이 적용된 복소 영상 신호 행렬 z(m,n)은 <수학식 1>과 같이 결정될 수 있다.Distance-aligned signal data including M pulses may be expressed as matrix data. Here, assuming that the matrix data is f(x,n), the complex image signal matrix z(m,n) obtained by applying the Fourier transform in the Doppler direction to the matrix data f(x,n) can be determined as shown in
<수학식 1>을 참고하면, z(m,n)은 복소 영상 신호 행렬 데이터, f(x,n)는 M개의 펄스들을 포함하는 신호 데이터, M은 펄스의 개수, φ는 위상 보상 값을 지시한다.Referring to
이러한 복소 영상 신호 행렬 데이터의 절대 값의 크기에 관하여 섀넌 엔트로피를 연산하면, 섀넌 엔트로피 값은 <수학식 2>와 같이 결정될 수 있다.If Shannon entropy is calculated with respect to the magnitude of the absolute value of the complex image signal matrix data, the Shannon entropy value can be determined as shown in
<수학식 2>를 참고하면, Eshannon는 섀넌 엔트로피 값, z(m,n)은 거리 정렬된 신호 데이터에 관한 복소 영상 신호 행렬, M은 레이더 반사 신호의 펄스의 개수, N은 거리 빈의 크기를 지시한다. Referring to <
위상 보상 결정기(471)는 <수학식 2>를 통해 결정되는 섀넌 엔트로피 값이 최소가 되도록 하는 M개의 위상 보상 값을 결정할 수 있다. 이후, 위상 보상 결정기(471)는 결정된 위상 보상 값을 맵 패턴 결정기(473)로 출력한다.The
맵 패턴 결정기(473)는 거리-도플러 맵의 패턴을 생성한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 맵 패턴 결정기(473)는 거리 정렬된 신호 데이터에 기반하여 제1 거리-도플러 맵의 패턴을 생성할 수 있다. 여기서, 제1 거리-도플러 맵은 표적의 위치에 관한 정확한 정보를 포함하고 있으나, 속도에 관하여 위상이 보상되지 않아 블러링된 맵을 지시한다. 또한, 맵 패턴 결정기(473)는 위상 보상 값과 거리 정렬된 신호 데이터에 기반하여 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 생성할 수 있다. 여기서, 제2 거리-도플러 맵은 위상 보상 값이 적용되어 자동 초점화된 맵을 지시한다. 맵 패턴 결정기(473)는 제1 거리-도플러 맵의 패턴을 이동량 결정기(475)로 출력하고, 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 이동량 결정기(475)와 맵 생성기(477)로 출력한다.
이동량 결정기(475)는 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 제2 거리-도플러 맵에서, 복소 데이터 사이의 상관 관계에 기반하여 셀 이동량을 결정하는 기능을 수행한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 이동량 결정기(475)는 거리-도플러 맵의 패턴들에서 복소 데이터의 크기에 기반하여 표적이 위치한 거리 빈을 식별한다. 이후, 이동량 결정기(475)는 식별된 거리 빈에 관하여, 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서 영상들 사이의 수직 방향으로의 원형 상관 관계 값들을 결정한다. 즉, 이동량 결정기(475)는 원형 상관 관계 값들을 매칭 스코어로 하고, 매칭 스코어가 가장 큰 값이 나오게 하는 이동량을 셀 이동량으로 결정한다. The
본 개시의 다른 일 실시 예에 따르면, 이동량 결정기(475)는 매칭 스코어의 정확도를 증가시키기 위하여, 제1 거리-도플러 맵의 패턴에 관한 복소 데이터 자체를 이용하지 않고, 수직 방향으로 슬라이딩(sliding)된 복소 데이터를 이용할 수 있다. 이동량 결정기(475)는 수직 방향으로 미리 설정된 셀의 수만큼 슬라이딩된 제1 거리-도플러 맵의 패턴의 복소 데이터와 제2 거리-도플러 맵의 패턴의 복소 데이터 사이의 상관 관계를 결정할 수 있다. 이후, 이동량 결정기(475)는 결정된 상관 관계의 크기에 기반하여 셀 이동량을 결정할 수 있다. 이동량 결정기(475)는 결정된 셀 이동량을 맵 생성기(477)로 전달한다.According to another embodiment of the present disclosure, in order to increase the accuracy of the matching score, the
맵 생성기(477)는 제2 거리-도플러 맵의 패턴과 셀 이동량을 이용하여 최종 거리-도플러 맵을 생성하는 기능을 수행한다. 맵 생성기(477)는 자동 초점화된 제2 거리-도플러 맵 패턴에 셀 이동량을 적용하여 위치에 관한 오차가 보상된 거리-도플러 맵을 생성할 수 있다. The
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 상관 관계를 이용하여 오차가 보상된 거리-도플러 맵을 생성하는 방법에 관한 모식도(600)를 도시한다. 도 6은 거리-도플러 맵 생성 장치(461)의 동작 방법을 예시한다.FIG. 6 illustrates a schematic diagram 600 of a method of generating a distance-Doppler map in which an error is compensated for using correlation in a radar system according to various embodiments of the present disclosure. 6 illustrates an operating method of the distance-
거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 맵 패턴 결정기(473)를 이용하여 제1 거리-도플러 맵의 패턴(601)과 제2 거리-도플러 맵의 패턴(603)을 획득할 수 있다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 제1 거리-도플러 맵의 패턴(601)은 복수의 수직 거리 빈들을 이용하여 표적의 위치를 지시하여 표적의 위치에 관한 정확한 정보를 포함하고 있으나, 속도에 관하여 위상이 보상되지 않아 블러링된다. 또한, 제2 거리-도플러 맵의 패턴(603)은 엔트로피 최소화를 통하여 결정된 위상 보상 값이 신호 데이터에 적용되어 선명한 화질로 표적의 위치에 관한 정보를 전달하지만 오차가 존재한다. The distance-
이에 대응하여, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제1 거리-도플러 맵의 패턴(601)과 제2 거리-도플러 맵의 패턴(603) 사이의 상관 관계를 이용하여 오차가 보상된 최종 거리-도플러 맵(605)을 생성할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제1 거리-도플러 맵의 패턴(601)과 제2 거리-도플러 맵의 패턴(603)으로부터 표적의 위치에 관한 거리 빈 단위의 위치를 식별한다. 이후, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서 표적의 위치에 관한 복소 데이터에 관하여, 제1 거리-도플러 맵의 패턴의 복소 데이터 사이의 수직 방향의 원형 상관 관계 값들을 결정한다. 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 결정된 원형 상관 관계 값들을 매칭 스코어로 결정하고, 매칭 스코어가 가장 큰 값이 나오게 하는 이동량을 셀 이동량으로 결정한다. 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 결정된 셀 이동량을 자동 초점화된 제2 거리-도플러 맵의 패턴에 적용하여 실제 표적과 유사한 최종 거리-도플러 맵(605)을 생성할 수 있다.Correspondingly, the distance-Doppler
제1 거리-도플러 맵 패턴(601)을 참고하면, 4행 3열에 배치된 제1 복소 데이터와 3행 5열에 배치된 제2 복소 데이터의 크기가 가장 크다. 그에 따라, 제1 거리-도플러 맵을 참고하면, 4행 3열의 위치와 3행 5열의 위치에서 표적에 관한 신호가 포함된 것으로 식별된다. 그러나, 제1 거리-도플러 맵의 패턴(601)은 위상을 보상하지 않아, 제1 복소 데이터와 제2 복소 데이터의 수직 방향으로 데이터의 크기가 크도록 결정되는 블러링이 발생할 수 있다. Referring to the first distance-
제2 거리-도플러 맵의 패턴(603)을 참고하면, 2행 3열에 배치된 제3 복소 데이터와 1행 5열에 배치된 제4 복소 데이터의 크기가 가장 크다. 즉, 제2 거리-도플러 맵을 참고하면, 2행 3열의 위치와 1행 5열의 위치에서 표적에 관한 신호가 포함된 것으로 식별된다. Referring to the
거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제2 거리-도플러 맵 패턴의 제3 복소 데이터와 제4 복소 데이터에 관하여, 제1 거리-도플러 맵 패턴에서 복소 데이터들 과의 원형 상관 관계를 결정한다. 그에 따라, 원형 상관 관계가 가장 큰 값이 되는 이동량인 2가 셀 이동량으로 결정되고, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 결정된 셀 이동량을 제2 거리-도플러 맵의 패턴(603)에 적용하여 최종 거리-도플러 맵(605)을 생성할 수 있다.The distance-
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)의 동작 방법에 관한 흐름도(700)를 도시한다.7 is a
도 7을 참고하면 단계(701)에서, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 거리 정렬된 신호 데이터에서 복소 데이터에 관한 엔트로피에 기반하여, 복수의 펄스들에 대응되는 위상 보상 값들을 결정한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 거리 정렬된 신호 데이터에서, 복소 데이터의 엔트로피 값이 최소가 되게 하는 위상 보상 값들을 결정할 수 있다. 여기서 위상 보상 값들은 레이더 신호의 복수의 펄스들에 대응될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 위상 보상 값들을 결정하기 위하여 이용되는 엔트로피는 섀넌 엔트로피, 뜨살리스 엔트로피 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , in
단계(703)에서, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 거리 정렬된 신호 데이터에 기반한 제1 거리-도플러 맵의 패턴(pattern)과, 거리 정렬된 신호 데이터와 위상 보상 값들에 기반한 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 결정한다. 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환을 적용하여 제1 거리-도플러 맵의 패턴을 생성할 수 있다. 또한, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 거리 정렬된 신호 데이터에 위상 보상 값들을 요소별로 곱셈한 이후에 푸리에 변환을 적용하여 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 생성할 수 있다.In
단계(705)에서, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서, 복소 데이터 사이의 상관 관계에 기반하여 펄스 데이터 단위의 거리에 관한 셀 이동량을 결정한다. 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 거리-도플러 맵의 패턴들에서 복소 데이터의 크기에 기반하여 표적이 위치한 거리 빈을 식별한다. 이후, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 식별된 거리 빈에 관하여, 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서 영상들 사이의 수직 방향으로의 원형 상관 관계 값들을 결정하고, 원형 상관 관계가 최대가 되게 하는 값에 대응되는 이동량을 셀 이동량으로 결정할 수 있다.In
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제1 거리-도플러 맵의 패턴에서 표적의 위치에 대응되는 적어도 하나의 제1 복소 데이터와 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서 표적의 위치에 대응되는 제2 복소 데이터 사이의 원형 상관 관계를 결정하고, 원형 상관 관계의 크기에 기반하여 펄스 데이터 단위의 셀 이동량을 결정할 수 있다. 여기서, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 원형 상관 관계의 크기가 최대가 되게 하는 거리를 셀 이동량으로 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the range-Doppler
단계(707)에서, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제2 거리-도플러 맵의 패턴과 셀 이동량에 기반하여 거리-도플러 맵을 생성한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제2 거리-도플러 맵의 패턴에 셀 이동량을 적용하여 최종 거리-도플러 맵을 생성할 수 있다.In
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 위상 보상 값을 결정하기 위한 방법에 관한 흐름도(800)를 도시한다. 도 8은 거리-도플러 맵 생성 장치(461)의 동작 방법을 예시한다.8 shows a
도 8을 참고하면, 단계(801)에서 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 위상 보상 값을 초기화 한다. 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 복수의 펄스들에 대응되는 위상 보상 값들을 결정하기 위하여, M개의 위상 보상 값들을 초기화 한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 위상 보상 값들은 난수 발생기에 기반하여 무작위로 생성되는 값으로 결정될 수 있다.Referring to FIG. 8 , in
단계(803)에서 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 복소 데이터와 위상 보상 값에 기반하여, 거리 정렬된 신호 데이터에 관한 엔트로피를 결정한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 위상 보상 값과, 거리 정렬된 신호 데이터의 복소 데이터를 이용하여 엔트로피의 값을 연산할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 엔트로피는 섀넌 엔트로피를 포함할 수 있다.In
단계(805)에서 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 엔트로피가 최소가 되는 제2 위상 보상 값을 결정한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 엔트로피의 값이 최소가 되게 하는 M 개의 위상 보상 값들을 결정할 수 있다. 그에 따라, 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 위상 보상 값들을 업데이트 할 수 있다.In
단계(807)에서 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 현재 위상 보상 값과 이전 위상 보상 값의 차이가 미리 설정된 임계 값보다 작은지 여부를 식별한다. 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 M개의 위상 보상 값들에 관하여 현재 위상 보상 값과 이전 위상 보상 값의 차이를 임계 값과 비교할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 위상 보상 값의 차이가 가장 큰 위상 보상 값을 기준 위상 보상 값으로 결정하고, 기준 위상 보상 값에서 위상 보상 값의 차이를 미리 설정된 임계 값과 비교할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 위상 보상 값의 차이가 미리 설정된 임계 값 보다 작은 경우, 현재 위상 보상 값을 최종 위상 보상 값으로 결정할 수 있다. 본 개시의 다른 일 실시 예에 따르면, 거리-도플러 맵 생성 장치(361)는 위상 보상 값의 차이가 미리 설정된 임계 값 이상인 경우, 단계(803)으로 진행하여 복소 데이터와 현재 위상 보상 값에 기반하여, 거리 정렬된 신호 데이터에 관한 엔트로피를 결정할 수 있다.In
도 9는 종래에 따른 레이더 시스템에서, 표적 모델링과 표적에 관한 거리-도플러 맵의 일 예(900)를 도시한다.9 shows an example 900 of target modeling and a range-Doppler map for a target in a conventional radar system.
도 9는 레이더 센서가 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 신호를 표적에 송신하고 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 경우에 있어, 모델링 된 표적 신호(901)의 일 예를 도시한다. 레이더 센서가 복수의 펄스들을 포함하는 레이더 신호를 이용함에 따라, 표적은 복수의 펄스들 각각에 대응되는 복수의 점 산란체(point scatterer)로 모델링 될 수 있다. 모델링 된 표적 신호(901)를 참고하면, 가로 축과 세로 축은 거리를 지시한다.FIG. 9 shows an example of a modeled
거리-도플러 맵 생성 장치는 모델링 된 표적 신호(901)에 기반하여, 거리-도플러 맵을 생성할 수 있다. 도 9를 참고하면, 정확한 속도를 기반으로 위상을 보상한 경우 정확한 거리-도플러 맵(903)과 속도에 관한 위상 보상이 적용되지 않은 경우에 관한 제1 거리-도플러 맵(905)이 도시된다. 또한, 도 9의 각각의 거리-도플러 맵들에서 가로 축은 선형 스케일(linear scale)의 수평 방향 거리 빈을 지시하고, 세로 축은 선형 스케일의 수직 방향 거리 빈을 지시한다.The range-Doppler map generating device may generate a range-Doppler map based on the modeled
정확한 거리-도플러 맵(903)은 표적의 정확한 속도를 이용하여 표적의 중심 위치를 기준으로 위상 보상을 수행한 후 거리-도플러 맵이 형성된 결과를 예시한다. 정확한 거리-도플러 맵(903)은 표적의 정확한 속도를 기반으로 거리-도플러 맵을 생성된 결과이므로, 영상의 초점에 관한 오차가 적다.The accurate range-
제1 거리-도플러 맵(905)은 표적의 속도에 관한 위상 보상 값이 적용되지 않은 상태에서 푸리에 변환이 적용된 경우를 예시한다. 제1 거리-도플러 맵(905)을 참고하면, 속도 오차로 인하여 거리-도플러 맵에 블러링이 발생하고, 그에 따라 영상의 초점에 관한 오차가 크다.The first distance-Doppler map 905 exemplifies a case in which Fourier transform is applied in a state in which a phase compensation value for the speed of a target is not applied. Referring to the first distance-Doppler map 905, blurring occurs in the distance-Doppler map due to a speed error, and accordingly, a focus error of an image is large.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵 생성 장치가 생성한 거리-도플러 맵의 일 예(1000)를 도시한다. 도 10은 도 9에서 모델링 된 표적에 대응되는 거리-도플러 맵을 지시한다. 또한, 도 10에서 가로 축은 로그 스케일(log scale)의 수평 방향 거리 빈을 지시하고, 세로 축은 로그 스케일의 수직 방향 거리 빈을 지시한다.10 illustrates an example 1000 of a range-Doppler map generated by an apparatus for generating a range-Doppler map in a radar system according to various embodiments of the present disclosure. 10 indicates a range-Doppler map corresponding to the target modeled in FIG. 9 . Also, in FIG. 10 , a horizontal axis indicates a log scale horizontal distance bin, and a vertical axis indicates a log scale vertical distance bin.
도 10을 참고하면, 정확한 속도를 기반으로 위상을 보상한 경우 정확한 거리-도플러 맵(1001), 엔트로피 최소화 방법을 이용한 제2 거리-도플러 맵(1003), 본 개시에 따른 거리-도플러 맵 생성 장치가 생성한 최종 거리-도플러 맵(1005)이 도시 된다. Referring to FIG. 10 , an accurate distance-Doppler map 1001 when phase is compensated based on an accurate speed, a second distance-
거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 엔트로피 최소화 방법을 이용하여 제2 거리-도플러 맵(1003)을 생성할 수 있다. 제2 거리-도플러 맵(1003)은 속도에 관한 위상 오차가 반영됨에 따라 자동 초점화된 선명한 화질을 가질 수 있다. 그러나, 제2 거리-도플러 맵(1003)은 정확한 거리-도플러 맵(1001) 대비 표적의 위치에 관하여 오차가 크다.The distance-Doppler
거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 제1 거리-도플러 맵과 제2 거리-도플러 맵(1003)에서 복소 데이터의 상관 관계를 이용하여 최종 거리-도플러 맵(1005)을 생성할 수 있다. 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 복소 데이터들 사이의 상관 관계 값들을 매칭 스코어로 하여, 매칭 스코어가 최대가 되는 셀 이동량을 보상한다. 따라서, 본 개시에 따른 거리-도플러 맵 생성 장치(461)가 생성한 최종 거리-도플러 맵(1005)은 실제 속도를 이용하여 위상 보상이 결정된 정확한 거리-도플러 맵(1001)과 유사하다. 즉, 최종 거리-도플러 맵(1005)은 제2 거리-도플러 맵(1003) 대비 표적의 위치에 관한 오차가 작다.The distance-Doppler
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 레이더 시스템에서, 거리-도플러 맵 생성 장치가 생성한 거리-도플러 맵의 일 예(1100)를 도시한다. 도 11은 도 9에서 모델링 된 표적에 대응되는 거리-도플러 맵을 지시한다. 또한, 도 11에서 가로 축은 선형 스케일의 수평 방향 거리 빈을 지시하고, 세로 축은 선형 스케일의 수직 방향 거리 빈을 지시한다.11 illustrates an example 1100 of a range-Doppler map generated by an apparatus for generating a range-Doppler map in a radar system according to various embodiments of the present disclosure. 11 indicates a range-Doppler map corresponding to the target modeled in FIG. 9 . Also, in FIG. 11 , a horizontal axis indicates a horizontal distance bin of a linear scale, and a vertical axis indicates a vertical distance bin of a linear scale.
도 11을 참고하면, 정확한 속도를 기반으로 위상을 보상한 경우 정확한 거리-도플러 맵(1101)과 본 개시에 따른 거리-도플러 맵 생성 장치가 생성한 거리-도플러 맵(1103)이 도시 된다. 도 11은 도 10에서 가로 축과 세로 축의 단위를 dB 스케일에서 linear 스케일로 변경한 것이다. 따라서, 도 10과 같이, 본 개시에 따른 거리-도플러 맵 생성 장치(461)는 실제 속도를 이용하여 위상 보상이 결정된 정확한 거리-도플러 맵(1101) 대비 오차가 적은 거리-도플러 맵을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 11 , an accurate distance-
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다. Methods according to the embodiments described in the claims or specification of the present disclosure may be implemented in the form of hardware, software, or a combination of hardware and software.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다. When implemented in software, a computer readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided. One or more programs stored in a computer-readable storage medium are configured for execution by one or more processors in an electronic device. The one or more programs include instructions that cause the electronic device to execute methods according to embodiments described in the claims or specification of the present disclosure.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다. Such programs (software modules, software) may include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM. (electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs), or other It can be stored on optical storage devices, magnetic cassettes. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all of these. In addition, each configuration memory may be included in multiple numbers.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.In addition, the program is provided through a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a communication network consisting of a combination thereof. It can be stored on an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on a communication network may be connected to a device performing an embodiment of the present disclosure.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.In the specific embodiments of the present disclosure described above, components included in the disclosure are expressed in singular or plural numbers according to the specific embodiments presented. However, the singular or plural expressions are selected appropriately for the presented situation for convenience of explanation, and the present disclosure is not limited to singular or plural components, and even components expressed in plural are composed of the singular number or singular. Even the expressed components may be composed of a plurality.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present disclosure, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present disclosure. Therefore, the scope of the present disclosure should not be limited to the described embodiments and should not be defined by the scope of the claims described below as well as those equivalent to the scope of these claims.
Claims (12)
상기 거리 정렬된 신호 데이터에서 복소 데이터에 관한 엔트로피에 기반하여, 상기 복수의 펄스들에 대응되는 위상 보상 값들을 결정하는 위상 보상 결정기;
상기 거리 정렬된 신호 데이터에 기반한 제1 거리-도플러 맵의 패턴(pattern)과, 상기 거리 정렬된 신호 데이터와 상기 위상 보상 값들에 기반한 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 결정하는 맵 패턴 결정기;
상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서, 복소 데이터 사이의 상관 관계(correlation)에 기반하여, 펄스 데이터 단위의 거리에 관한 셀 이동량을 결정하는 이동량 결정기; 및
상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴과 상기 셀 이동량에 기반하여 거리-도플러 맵을 생성하는 맵 생성기를 포함하는 거리-도플러 맵 생성 장치.
In a radar system, an apparatus for generating a range-Doppler map using range-aligned signal data generated based on a radar reflection signal including a plurality of pulses,
a phase compensation determiner determining phase compensation values corresponding to the plurality of pulses based on entropy of complex data in the distance-aligned signal data;
a map pattern determiner for determining a pattern of a first distance-Doppler map based on the distance-aligned signal data and a pattern of a second distance-Doppler map based on the distance-aligned signal data and the phase compensation values;
a movement amount determiner configured to determine a cell movement amount with respect to a distance of a unit of pulse data based on a correlation between complex data in the pattern of the first distance-Doppler map and the pattern of the second distance-Doppler map; and
and a map generator configured to generate a distance-Doppler map based on the pattern of the second distance-Doppler map and the cell movement amount.
상기 위상 보상 결정기는,
제1 위상 보상 값을 초기화하고,
상기 복소 데이터와 상기 제1 위상 보상 값에 기반하여, 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 관한 엔트로피를 결정하고,
상기 엔트로피가 최소가 되는 제2 위상 보상 값을 결정하고,
상기 제2 위상 보상 값과 상기 제1 위상 보상 값의 차이가 미리 설정된 임계 값보다 작은지 여부를 식별하고,
상기 제2 위상 보상 값과 상기 제1 위상 보상 값의 차이가 임계 값보다 작은 경우, 제2 위상 보상 값을 출력하는 거리-도플러 맵 생성 장치.
The method of claim 1,
The phase compensation determiner,
Initialize a first phase compensation value;
determining entropy of the distance-aligned signal data based on the complex data and the first phase compensation value;
determining a second phase compensation value at which the entropy is minimized;
Identifying whether a difference between the second phase compensation value and the first phase compensation value is smaller than a preset threshold value;
and outputting a second phase compensation value when a difference between the second phase compensation value and the first phase compensation value is less than a threshold value.
상기 위상 보상 결정기는,
상기 제2 위상 보상 값과 상기 제1 위상 보상 값의 차이가 임계 값 이상인 경우,
상기 복소 데이터와 상기 제2 위상 보상 값에 기반하여, 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 관한 엔트로피를 결정하고,
상기 엔트로피가 최소가 되는 제3 위상 보상 값을 결정하는 거리-도플러 맵 생성 장치.
The method of claim 2,
The phase compensation determiner,
When the difference between the second phase compensation value and the first phase compensation value is greater than or equal to a threshold value,
determining entropy of the distance-aligned signal data based on the complex data and the second phase compensation value;
A distance-Doppler map generator for determining a third phase compensation value at which the entropy is minimized.
상기 엔트로피는 섀넌(shannon) 엔트로피를 포함하고,
상기 위상 보상 결정기는 아래의 수학식에 기반하여 섀넌 엔트로피를 결정하는 거리-도플러 맵 생성 장치:
여기서, Eshannon는 섀넌 엔트로피 값, z(m,n)은 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 관한 복소 영상 신호 행렬, M은 레이더 반사 신호의 펄스의 개수, N은 거리 빈의 크기를 지시한다.
The method of claim 2,
The entropy includes Shannon entropy,
The phase compensation determiner determines the Shannon entropy based on the following equation: a distance-Doppler map generator:
Here, E shannon is the Shannon entropy value, z(m,n) is the complex image signal matrix for the distance-aligned signal data, M is the number of pulses of the radar reflection signal, and N is the size of the range bin.
상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴은 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환이 적용된, 블러링(blurring) 거리-도플러 맵의 패턴을 지시하고,
상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴은 상기 위상 보상 값이 적용된 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환이 적용된, 위상 보상 거리-도플러 맵의 패턴을 지시하는 거리-도플러 맵 생성 장치.
The method of claim 1,
The pattern of the first distance-Doppler map indicates a pattern of a blurring distance-Doppler map in which a Fourier transform is applied to the distance-aligned signal data,
wherein the pattern of the second distance-Doppler map indicates a pattern of a phase-compensated distance-Doppler map in which a Fourier transform is applied to the distance-aligned signal data to which the phase compensation value is applied.
상기 이동량 결정기는,
상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴에서 표적의 위치에 대응되는 적어도 하나의 제1 복소 데이터와 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서 상기 표적의 위치에 대응되는 제2 복소 데이터 사이의 원형 상관 관계(circular correlation)를 결정하고,
상기 원형 상관 관계의 크기에 기반하여 펄스 데이터 단위의 셀 이동량을 결정하는 거리-도플러 맵 생성 장치.
The method of claim 5,
The movement amount determiner,
Circular correlation between at least one piece of first complex data corresponding to a location of a target in the pattern of the first range-Doppler map and second complex data corresponding to the location of the target in the pattern of the second range-Doppler map. (circular correlation) is determined,
A distance-Doppler map generator for determining a cell movement amount of a pulse data unit based on the size of the circular correlation.
상기 이동량 결정기는,
상기 원형 상관 관계의 크기가 최대가 되게 하는 거리를 셀 이동량으로 결정하는 거리-도플러 맵 생성 장치.
The method of claim 6,
The movement amount determiner,
A distance-Doppler map generator for determining, as a cell movement amount, a distance at which the magnitude of the circular correlation is maximized.
상기 거리 정렬된 신호 데이터에서 복소 데이터에 관한 엔트로피에 기반하여, 상기 복수의 펄스들에 대응되는 위상 보상 값들을 결정하는 단계;
상기 거리 정렬된 신호 데이터에 기반한 제1 거리-도플러 맵의 패턴(pattern)과, 상기 거리 정렬된 신호 데이터와 상기 위상 보상 값들에 기반한 제2 거리-도플러 맵의 패턴을 결정하는 단계;
상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴과 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서, 복소 데이터 사이의 상관 관계(correlation)에 기반하여, 펄스 데이터 단위의 거리에 관한 셀 이동량을 결정하는 단계; 및
상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴과 상기 셀 이동량에 기반하여 거리-도플러 맵을 생성하는 단계를 포함하는 거리-도플러 맵 생성 장치의 동작 방법.
In a radar system, a method of operating a device for generating a range-Doppler map using range-aligned signal data generated based on a radar reflection signal including a plurality of pulses,
determining phase compensation values corresponding to the plurality of pulses based on entropy of complex data in the distance-aligned signal data;
determining a pattern of a first distance-Doppler map based on the distance-aligned signal data and a pattern of a second distance-Doppler map based on the distance-aligned signal data and the phase compensation values;
determining a cell movement amount with respect to a distance of a pulse data unit based on a correlation between complex data in the pattern of the first distance-Doppler map and the pattern of the second distance-Doppler map; and
and generating a distance-Doppler map based on the pattern of the second distance-Doppler map and the cell movement amount.
상기 엔트로피는 섀넌(shannon) 엔트로피를 포함하고,
상기 위상 보상 값들을 결정하는 단계는
아래의 수학식에 기반하여 섀넌 엔트로피를 결정하는 단계를 포함하는 거리-도플러 맵 생성 장치의 동작 방법:
여기서, Eshannon는 섀넌 엔트로피 값, z(m,n)은 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 관한 복소 영상 신호 행렬, M은 레이더 반사 신호의 펄스의 개수, N은 거리 빈의 크기를 지시한다.
The method of claim 8,
The entropy includes Shannon entropy,
Determining the phase compensation values
A method of operating a distance-Doppler map generating device including determining Shannon entropy based on the following equation:
Here, E shannon is the Shannon entropy value, z(m,n) is the complex image signal matrix for the distance-aligned signal data, M is the number of pulses of the radar reflection signal, and N is the size of the range bin.
상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴은 상기 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환이 적용된, 블러링(blurring) 거리-도플러 맵의 패턴을 지시하고,
상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴은 상기 위상 보상 값이 적용된 거리 정렬된 신호 데이터에 푸리에 변환이 적용된, 위상 보상 거리-도플러 맵의 패턴을 지시하는 거리-도플러 맵 생성 장치의 동작 방법.
The method of claim 8,
The pattern of the first distance-Doppler map indicates a pattern of a blurring distance-Doppler map in which a Fourier transform is applied to the distance-aligned signal data,
The pattern of the second distance-Doppler map indicates a pattern of a phase-compensated distance-Doppler map in which a Fourier transform is applied to the distance-aligned signal data to which the phase compensation value is applied.
상기 셀 이동량을 결정하는 단계는
상기 제1 거리-도플러 맵의 패턴에서 표적의 위치에 대응되는 적어도 하나의 제1 복소 데이터와 상기 제2 거리-도플러 맵의 패턴에서 상기 표적의 위치에 대응되는 제2 복소 데이터 사이의 원형 상관 관계(circular correlation)를 결정하는 단계; 및
상기 원형 상관 관계의 크기에 기반하여 펄스 데이터 단위의 셀 이동량을 결정하는 단계를 포함하는 거리-도플러 맵 생성 장치의 동작 방법.
The method of claim 10,
The step of determining the cell movement amount is
Circular correlation between at least one piece of first complex data corresponding to a location of a target in the pattern of the first range-Doppler map and second complex data corresponding to the location of the target in the pattern of the second range-Doppler map. determining a circular correlation; and
and determining a cell movement amount of a pulse data unit based on the size of the circular correlation.
상기 셀 이동량을 결정하는 단계는 상기 원형 상관 관계의 크기가 최대가 되게 하는 거리를 셀 이동량으로 결정하는 단계를 포함하는 거리-도플러 맵 생성 장치의 동작 방법.
The method of claim 11,
The step of determining the cell movement amount includes determining a distance that makes the magnitude of the circular correlation maximum as a cell movement amount.
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- 2021-06-17 KR KR1020210078588A patent/KR102630235B1/en active IP Right Grant
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