KR20230002230A - Radar signal processing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 AESA(active electronically scanned array, 능동형 전자 주사식 위상 배열) 방식의 다중 안테나 기반 FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an active electronically scanned array (AESA) method multi-antenna based frequency modulated continuous wave (FMCW) radar signal processing apparatus and method.
레이더(RADAR) 신호 처리 장치는 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 방출하고, 수신 안테나를 통해 해당 영역 내의 물체에 의해 반사되는 신호를 수신하여 타겟의 존재 및 타겟과의 거리를 탐지하는 장치이다.A radar signal processing device is a device that emits a radar signal through a transmission antenna and receives a signal reflected by an object within a corresponding area through a reception antenna to detect the existence of a target and the distance to the target.
이때, 레이더 신호의 변조(modulation) 방식은 펄스(pulse) 방식, FWCW(frequency modulated continuous wave) 방식, FSK(frequency shift keying) 방식 등이 존재하는데, 이러한 변조 방식에 따라 타겟의 속도 및 거리를 추출하는 방법이 다르다.At this time, the modulation method of the radar signal includes a pulse method, a frequency modulated continuous wave (FWCW) method, a frequency shift keying (FSK) method, etc., and the speed and distance of the target are extracted according to these modulation methods. There are different ways to do it.
특히, FMCW 방식의 레이더 신호 장치에서는 펄스 방식과는 달리 주파수 변조 연속 파 방식에 따라 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변경된 레이더 송신신호를 타겟으로 송신하게 되며, 타겟에 의해 반사되어 수신되는 레이더 수신신호를 분석하여 타겟의 존재와 그에 따른 거리를 산출할 수 있다.In particular, in the FMCW-type radar signal device, unlike the pulse method, a radar transmission signal whose frequency is linearly changed with time is transmitted to the target according to the frequency modulation continuous wave method, and the radar received signal is reflected and received by the target. It is possible to calculate the existence of the target and the corresponding distance by analyzing the .
기존의 펄스 방식은 하나의 안테나로 오실레이터를 이용하여 레이더를 송수신하는 방식으로 구성되며, FMCW 방식은 송신 안테나와 수신 안테나가 분리되어 있다. FMCW 방식은 송신 안테나와 수신 안테나가 분리되어 있기 때문에 펄스 방식의 시분할(time sharing) 방식을 사용할 수 없다. 또한, 종래의 FMCW 방식은 송신 안테나의 각 채널들이 독립적인 모듈로 구성되는 것이 아닌 PESA(passive electronically scanned array, 수동형 전자 주사식 위상 배열) 방식을 사용하기 때문에, 주파수 및 위상각의 변경이 불가능하여 자유로운 레이더파를 방사하는 것에는 한계가 있다.The existing pulse method consists of a method of transmitting and receiving radar using an oscillator with one antenna, and the FMCW method separates a transmit antenna from a receive antenna. In the FMCW method, since the transmit antenna and the receive antenna are separated, a time division method of a pulse method cannot be used. In addition, since the conventional FMCW method uses a passive electronically scanned array (PESA) method in which each channel of the transmit antenna is not composed of an independent module, it is impossible to change the frequency and phase angle, There is a limit to radiating free radar waves.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The foregoing background art is technical information that the inventor possessed for derivation of the present invention or acquired during the derivation process of the present invention, and cannot necessarily be said to be known art disclosed to the general public prior to filing the present invention.
본 발명의 일 과제는, 송신 안테나의 각 채널들이 독립적인 모듈로 구성하여 기계적 구동부 없이 모듈 별로 원하는 주파수 및 위상을 만들어 방사하는 것이 가능하도록 하는데 있다.One object of the present invention is to configure each channel of a transmission antenna as an independent module so that it is possible to generate and radiate a desired frequency and phase for each module without a mechanical driving unit.
본 발명의 일 과제는, 주파수 및 위상 변형을 자유롭게 하여 지상부터 대공 추적이 가능하도록 하는데 있다.One object of the present invention is to enable anti-aircraft tracking from the ground by freely changing the frequency and phase.
본 발명의 일 과제는, 주사 각도의 조절을 가능하게 하여 탐지 거리를 향상시키는데 있다.One object of the present invention is to improve the detection distance by enabling adjustment of the scan angle.
본 발명의 일 과제는, 하나의 방사판이 아니라 개별적으로 레이터파를 방사하는 소형의 TRM(transmitter/receiver module) 배열로 구성하여, 다양한 각도의 빔포밍된 레이더파를 생성하도록 하는데 있다.An object of the present invention is to generate beamformed radar waves of various angles by configuring a small transmitter/receiver module (TRM) array that individually radiates radar waves instead of a single radiation plate.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 과제 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description and more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will be. In addition, it will be appreciated that the problems and advantages to be solved by the present invention can be realized by the means and combinations indicated in the claims.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치는, 개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 송신부와, 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성하는 수신부와, 개별 송신 안테나와 개별 수신 안테나의 분리로 인해 발생하는 시분할(time sharing)을 해결하기 위한 트리거 신호를 이용하여 파형을 생성하여 송신부 및 수신부로 전송하고, 수신부로부터 수신한 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 타겟의 각도 추정 결과에 따라 타겟을 탐지하는 제어부를 포함할 수 있다.A radar signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a transmitter for transmitting a radar transmission signal obtained by adjusting the output and phase of the transmission signal for each individual transmission antenna through the individual transmission antenna, and the radar transmission signal is reflected from a target and is reflected from a target. Time division caused by the separation of a receiver that generates an individual intermediate frequency signal obtained by synthesizing a radar reception signal received for each reception antenna and an individual local oscillator signal, and an individual transmission antenna and an individual reception antenna ( A controller that generates a waveform using a trigger signal to solve time sharing), transmits it to the transmitter and receiver, and detects the target according to the result of estimating the angle of the target generated based on the individual intermediate frequency signal received from the receiver. can include
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 방법은, 송신부에 의해, 개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 단계와, 수신부에 의해, 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성하는 단계와, 제어부에 의해, 개별 송신 안테나와 개별 수신 안테나의 분리로 인해 발생하는 시분할(time sharing)을 해결하기 위한 트리거 신호를 이용하여 파형을 생성하여 송신부 및 수신부로 전송하는 단계와, 제어부에 의해, 수신부로부터 수신한 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 타겟의 각도 추정 결과에 따라 타겟을 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.A radar signal processing method according to an embodiment of the present invention includes the steps of transmitting, by a transmitter, a radar transmission signal obtained by adjusting the output and phase of the transmission signal for each individual transmission antenna through an individual transmission antenna; Generating an individual intermediate frequency signal obtained by synthesizing a radar reception signal received for each individual reception antenna after the transmission signal is reflected from the target and an individual local oscillator signal, and by a control unit, individual transmission antennas generating a waveform using a trigger signal to solve time sharing caused by the separation of the receiving antenna and the individual receiving antenna, and transmitting the waveform to the transmitting unit and the receiving unit; A step of detecting a target according to a result of estimating the angle of the target generated based on the method may be included.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 더 제공될 수 있다.In addition to this, another method for implementing the present invention, another system, and a computer readable recording medium storing a computer program for executing the method may be further provided.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.
본 발명에 의하면, 송신 안테나의 각 채널들이 독립적인 모듈로 구성하여 기계적 구동부 없이 모듈 별로 원하는 주파수 및 위상을 만들어 방사할 수 있다.According to the present invention, each channel of the transmit antenna is configured as an independent module, and it is possible to generate and radiate a desired frequency and phase for each module without a mechanical driving unit.
또한, 주파수 및 위상 변형을 자유롭게 하여 지상부터 대공을 추적하는 것이 가능하게 된다.In addition, it becomes possible to track the anti-aircraft from the ground by freely changing the frequency and phase.
또한, 주사 각도의 조절을 가능하게 하여 탐지 거리를 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the detection distance by enabling adjustment of the scanning angle.
또한, 하나의 방사판이 아니라 개별적으로 레이터파를 방사하는 소형의 TRM 배열로 구성하여, 다양한 각도의 빔포밍된 레이더파를 생성할 수 있다.In addition, it is possible to generate beamformed radar waves of various angles by configuring a small TRM array that individually radiates radar waves instead of a single radiation plate.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1 및 도 2는 본 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.
도 3은 본 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 and 2 are block diagrams schematically illustrating the configuration of a radar signal processing apparatus according to an exemplary embodiment.
3 is a flowchart for explaining a radar signal processing method according to the present embodiment.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will become clear with reference to the detailed description of embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the embodiments presented below, but may be implemented in a variety of different forms, and includes all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. . The embodiments presented below are provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention to which the present invention belongs. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded. Terms such as first and second may be used to describe various components, but components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are assigned the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof are omitted. I'm going to do it.
도 1 및 도 2는 본 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신부(110), 수신부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 송신부(110)는 송신 신호 발생부(111), RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N) 및 송신 안테나(113_1 내지 113_N)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 수신부(120)는 수신 안테나(121_1 내지 121_N), RF 신호 획득부(122_1 내지 122_N), 로컬 신호 발생부(123), 합성부(124_1 내지 124_N) 및 중간주파수 신호증폭부(125_1 내지 125_N)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 제어부(130)는 파형 생성부(131) 및 신호 처리부(132)를 포함할 수 있다.1 and 2 are block diagrams schematically illustrating the configuration of a radar signal processing apparatus according to an exemplary embodiment. Referring to FIGS. 1 and 2 , the radar
본 명세서에서, "부"는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다. In this specification, “unit” may be a hardware component such as a processor or a circuit, and/or a software component executed by a hardware component such as a processor.
본 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신부(110)와 수신부(120)를 분리하여 기존 시분할(time sharing) 방식에서 개별 트리거 방식으로 송신신호를 빔포밍(beam forming) 하는 방식을 이용할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신부(110)의 각 채널을 개별 모듈(송신 안테나(113)와, RF 신호 조절부(112)에 포함되는 파워 증폭부(미도시) 및 위상 시프터(미도시))로 구성하고, 위상 시프터는 아날로그 위상 시프터를 사용함으로써, 각 채널의 위상을 개별 제어하여 다양한 각도에서 빔포밍이 가능하도록 할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)에서 수신 안테나(121)는 주파수 응답 특성 내에 있는 주파수 영역대에서 레이더 수신신호를 수신하며, 수신 안테나(121)의 수신각도 범위 내에서 전 영역에 대한 신호를 획득할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)에서 각각 분리되어 있는 송/수신 시간은 생성되는 하나의 트리거 신호를 이용하여 파형 발생시간을 제어하는 방식을 이용할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)는 수신된 신호에서 FMCW 신호 처리를 이용하여 레인지-도플러 맵(range-doppler map)을 생성하고 각도 추정(angle estimation)을 수행하여 타겟을 3차원으로 탐지할 수 있다.In this embodiment, the radar
송신부(110)는 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호(Tx)를 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)를 통해 송신할 수 있다. The
도 2를 참조하며 송신부(110)를 상세히 설명하면, 송신 신호 발생부(111)는 제어부(130)로부터 제1 파형 발생 신호를 수신하여 송신신호를 발생할 수 있다. 본 실시 예에서, 송신 신호 발생부(111)는 송신 안테나(113_1 내지 113_N) 개수만큼의 송신신호(제1 송신신호 내지 제N 송신신호)를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 2 and describing the
여기서, 제1 파형 발생 신호는 송신 안테나(113_1 내지 113_N)와 수신 안테나(121_1 내지 121_N)가 분리되어 있음으로 인해 발생되는 시분할(time sharing)을 해결하기 위해, 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 송신 시간과 개별 수신 안테나(121_1 내지 121_N)의 수신 시간에 대한 동기화를 맞추기 위한 트리거 신호를 이용하여 생성될 수 있다. 또한 제1 파형 발생 신호는, 신호 처리부(132)로부터 트리거 신호를 수신한 파형 생성부(131)에서 생성될 수 있다. 파형 생성부(131)는 송/수신 시간의 동기화를 맞추기 위한 트리거 신호를 이용하여 제1 파형 발생 신호 및 제2 파형 발생 신호를 생성하고, 제1 파형 발생 신호를 송신 신호 발생부(111)로 전송하고, 제2 파형 발생 신호를 로컬 신호 발생부(123)로 전송할 수 있다.Here, the first waveform generating signal is generated by the transmission antennas 113_1 to 113_N and the reception antennas 121_1 to 121_N in order to solve the time division caused by being separated from each other. It can be generated using a trigger signal for synchronizing the transmission time with the reception time of the individual reception antennas 121_1 to 121_N. Also, the first waveform generating signal may be generated by the
RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N)는 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 생성할 수 있다. RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N)는 송신 신호 발생부(111)에서 발생한 제1 내지 제N 송신신호를 증폭하고, 위상 변이를 발생시켜 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 출력과 위상을 자유롭게 변화시킬 수 있다. 송신 안테나(113_1 내지 113_N)를 개별적으로 제어할 수 있기 때문에 원하는 위상에 따른 지향각 변화, 송신 안테나(113_1 내지 113_N) 각각의 출력에 따른 빔 사이즈 변화 효과를 창출할 수 있다. The RF signal controllers 112_1 to 112_N may generate a radar transmission signal by adjusting the output and phase of the transmission signal. The RF signal controllers 112_1 to 112_N amplify the first to Nth transmit signals generated by the transmit
본 실시 예에서 RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N) 각각은 도시되지는 않았으나, 파워 증폭부 및 위상 시프터를 포함할 수 있다. 파워 증폭부는 송신 신호 발생부(111)에서 발생한 송신신호를 증폭하고, 위상 시프터는 증폭된 송신신호의 위상변위를 발생시켜, 레이더 송신신호를 생성할 수 있다. 본 실시 예에서 위상 시프터는 송신신호에 대하여 개별 송신 안테나 별로 아날로그 빔 포밍(beam forming)을 수행하도록 구성된 아날로그 위상 시프터를 포함할 수 있다.Although not shown, each of the RF signal control units 112_1 to 112_N in this embodiment may include a power amplifier and a phase shifter. The power amplifier may amplify the transmission signal generated by the
RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N)에서 생성된 개별 레이더 송신신호는 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)를 통해 방사될 수 있다. Individual radar transmission signals generated by the RF signal controllers 112_1 to 112_N may be radiated through individual transmission antennas 113_1 to 113_N.
수신부(120)는 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나(121_1 내지 121_N) 별로 수신되는 레이더 수신신호(Rx)와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성할 수 있다.The
도 2를 참조하며 수신부(120)를 상세히 설명하면, 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 위상 변화에 따라 다양한 지향각으로 송신된 레이더 송신신호는 타겟으로부터 반사되고, 반사된 신호 즉, 레이더 수신신호(Rx)는 수신 안테나(121_1 내지 121_N)를 거쳐 RF 신호 형태로 RF 신호 획득부(122_1 내지 122_N)에서 획득할 수 있다.Referring to FIG. 2 and describing the
로컬 신호 발생부(123)는 제어부(130)로부터 제2 파형 발생 신호를 수신하여 로컬발진 신호를 발생할 수 있다. 본 실시 예에서, 로컬 신호 발생부(123)는 수신 안테나(121_1 내지 121_N) 개수만큼의 로컬발진 신호(제1 로컬발진 신호 내지 제N 로컬발진 신호)를 생성할 수 있다.The
여기서, 제2 파형 발생 신호는, 상술한 제1 파형 발생신호와 마찬가지로, 송신 안테나(113_1 내지 113_N)와 수신 안테나(121_1 내지 121_N)가 분리되어 있음으로 인해 발생되는 시분할(time sharing)을 해결하기 위해, 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 송신 시간과 개별 수신 안테나(121_1 내지 121_N)의 수신 시간에 대한 동기화를 맞추기 위한 트리거 신호를 이용하여 생성될 수 있다. 또한 제2 파형 발생 신호는, 신호 처리부(132)로부터 트리거 신호를 수신한 파형 생성부(131)에서 생성될 수 있다. 파형 생성부(131)는 송/수신 시간의 동기화를 맞추기 위한 트리거 신호를 이용하여 제1 파형 발생 신호 및 제2 파형 발생 신호를 생성하고, 제1 파형 발생 신호를 송신 신호 발생부(111)로 전송하고, 제2 파형 발생 신호를 로컬 신호 발생부(123)로 전송할 수 있다.Here, the second waveform generating signal, like the first waveform generating signal described above, is used to solve time sharing caused by the separation of the transmitting antennas 113_1 to 113_N and the receiving antennas 121_1 to 121_N. For this purpose, it may be generated using a trigger signal for synchronizing the transmission time of the individual transmission antennas 113_1 to 113_N with the reception time of the individual reception antennas 121_1 to 121_N. Also, the second waveform generating signal may be generated by the
합성부(124_1 내지 124_N)는 RF 신호 획득부(122_1 내지 122_N)에서 획득한 제1 내지 제N RF 신호와 로컬 신호 발생부(123)에서 발생한 제1 내지 제N 로컬발진 신호를 각각 합성하여 제1 내지 제N 중간주파수 신호를 생성할 수 있다. 중간주파수 신호증폭부(125_1 내지 125_N)는 합성부(124_1 내지 124_N)에서 출력되는 제1 내지 제N 중간주파수 신호를 증폭하여 출력할 수 있다.Synthesizers 124_1 to 124_N synthesize the first to Nth RF signals obtained from RF signal acquisition units 122_1 to 122_N and the first to Nth local oscillation signals generated by the
제어부(130)는 트리거 신호를 이용하여 생성한 파형 발생신호를 송신부(110) 및 수신부(120)로 전송하고, 수신부(120)로부터 수신한 개별 중간주파수 신호의 시간 지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 타겟의 각도 정보를 추정할 수 있다. The
도 2를 참조하여, 제어부(130)를 상세히 설명하면, 파형 생성부(131)는 신호 처리부(132)로부터 트리거 신호를 수신하여 제1 파형 발생 신호 및 제2 파형 발생 신호를 생성하고, 제1 파형 발생 신호를 송신 신호 발생부(111)로 전송하고, 제2 파형 발생 신호를 로컬 신호 발생부(123)로 전송할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
신호 처리부(132)는 송신 안테나(113_1 내지 113_N)와 수신 안테나(121_1 내지 121_N)가 분리되어 있음으로 인해 발생되는 시분할(time sharing)을 해결하기 위해, 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 송신 시간과 개별 수신 안테나(121_1 내지 121_N)의 수신 시간에 대한 동기화를 맞추기 위한 트리거 신호를 생성하여 파형 생성부(131)로 전송할 수 있다.The
신호 처리부(132)는 트리거 신호의 생성시간을 기준으로 중간주파수 신호증폭부(125_1 내지 125_N)로부터 증폭된 중간주파수 신호의 수신시간에 대한 시간지연을 산출하고, 시간지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 타겟의 각도를 추정할 수 있다.The
신호 처리부(132)는 시간지연이 산출된 후 FMCW 신호 처리를 이용하여 레인지-도플러 맵(range-doppler map)을 생성하고 각도 추정(angle estimation)을 통하여 타겟을 3차원으로 탐지할 수 있다. 어레이형 수신 안테나(121_1 내지 121_N)에서 각도 추정을 통해 세로 방향으로 배열되어 있는 수신 안테나(121)에 의해 고각을 측정하고, 가로 방향으로 배열되어 있는 수신 안테나(122)에 의해 방위각을 측정할 수 있다.After the time delay is calculated, the
여기서, 도플러 맵은 레이더 수신신호로부터 생성된 타겟 지점들의 도플러 정보를 나타내는 맵일 수 있다. 도플러 맵에서 가로 축은 도플러 값(안테나를 기준으로 타겟 지점의 상태 속도를 나타내는 도플러 속도)을, 세로축은 타겟 지점까지의 거리를 나타낼 수 있다.Here, the Doppler map may be a map representing Doppler information of target points generated from a radar reception signal. In the Doppler map, a horizontal axis may indicate a Doppler value (Doppler speed indicating a state speed of a target point relative to an antenna), and a vertical axis may indicate a distance to a target point.
본 실시 예에서 각도 추정을 위해 증폭된 중간주파수 신호에 탬퍼럴 자기-상관 행렬(temporal auto-correlation matrix) 및 스페이셜-탬퍼럴 자기 상관 행렬(spatial-temporal auto-correlation matrix)를 적용할 수 있다.In this embodiment, a temporal auto-correlation matrix and a spatial-temporal auto-correlation matrix can be applied to the amplified intermediate frequency signal for angle estimation. .
신호 처리부(132)는 도플러 맵에 의한 타겟의 거리 정보와 자기-상관 행렬에 의한 타겟의 각도 추정 정보를 이용하여 타겟의 위치 정보를 탐지할 수 있다.The
도 3은 본 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 및 도 2에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.3 is a flowchart for explaining a radar signal processing method according to the present embodiment. In the following description, descriptions of portions overlapping those of FIGS. 1 and 2 will be omitted.
도 3을 참조하면, S310단계에서 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신부(110)를 통하여, 개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 개별 송신 안테나를 통해 송신한다.Referring to FIG. 3, in step S310, the radar
본 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신신호에 대하여 개별 송신 안테나 별로 아날로그 빔 포밍(beam forming)을 수행하도록 구성할 수 있다.In this embodiment, the radar
S320단계에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 수신부(120)를 통하여, 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성한다.In step S320, the radar
S330단계에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 제어부(130)를 통하여, 개별 송신 안테나와 개별 수신 안테나의 분리로 인해 발생하는 시분할(time sharing)을 해결하기 위한 트리거 신호를 이용하여 파형을 생성하여 송신부(110) 및 수신부(120)로 전송한다.In step S330, the radar
본 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 파형 발생부(131)를 통하여, 개별 송신 안테나의 송신 시간과 개별 수신 안테나의 수신 시간의 시분할(time sharing)에 대한 동기화를 맞추기 위한 트리거 신호를 이용하여, 송신신호의 생성을 위한 제1 파형 및 로컬발진 신호의 생성을 위한 제2 파형을 생성할 수 있다.In this embodiment, the radar
S340단계에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 제어부(130)를 통하여, 수신부(120)로부터 수신한 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 타겟의 각도 추정 결과에 따라 타겟을 탐지한다.In step S340, the radar
본 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 신호 처리부(132)를 통하여, 트리거 신호의 생성시간을 기준으로 개별 중간주파수의 수신시간에 대한 시간지연을 산출하고, 시간지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 타겟의 각도를 추정할 수 있다. 본 실시 예에서 각도 추정을 위해 증폭된 중간주파수 신호에 탬퍼럴 자기-상관 행렬(temporal auto-correlation matrix) 및 스페이셜-탬퍼럴 자기 상관 행렬(spatial-temporal auto-correlation matrix)를 적용할 수 있다.In this embodiment, the radar
레이더 신호 처리 장치(100)는 신호 처리부(132)를 통하여, 시간지연이 산출된 후 FMCW 신호 처리를 이용하여 레인지-도플러 맵(range-doppler map)을 생성하고 각도 추정(angle estimation)을 통하여 타겟을 3차원으로 탐지할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)는 신호 처리부(132)를 통하여, 도플러 맵에 의한 타겟의 거리 정보와 자기-상관 행렬에 의한 타겟의 각도 추정 정보를 이용하여 타겟의 위치 정보를 탐지할 수 있다.After the time delay is calculated through the
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.Embodiments according to the present invention described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed on a computer through various components, and such a computer program may be recorded on a computer-readable medium. At this time, the medium is a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, an optical recording medium such as a CD-ROM and a DVD, a magneto-optical medium such as a floptical disk, and a ROM hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as RAM, flash memory, and the like.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Meanwhile, the computer program may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in the art of computer software. An example of a computer program may include not only machine language code generated by a compiler but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. In the specification of the present invention (particularly in the claims), the use of the term "above" and similar indicating terms may correspond to both singular and plural. In addition, when a range is described in the present invention, it includes an invention in which individual values belonging to the range are applied (unless there is a description to the contrary), and each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention Same as
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.The steps constituting the method according to the present invention may be performed in any suitable order unless an order is explicitly stated or stated to the contrary. The present invention is not necessarily limited according to the order of description of the steps. The use of all examples or exemplary terms (eg, etc.) in the present invention is simply to explain the present invention in detail, and the scope of the present invention is limited due to the examples or exemplary terms unless limited by the claims. it is not going to be In addition, those skilled in the art can appreciate that various modifications, combinations and changes can be made according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or equivalents thereof.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should not be determined, and all scopes equivalent to or equivalently changed from the claims as well as the claims described below are within the scope of the spirit of the present invention. will be said to belong to
100: 레이더 신호 처리 장치
110: 송신부
120: 수신부
130: 제어부
131: 파형 발생부
132: 신호 처리부100: radar signal processing device
110: transmitter
120: receiver
130: control unit
131: waveform generator
132: signal processing unit
Claims (6)
개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 상기 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 송신부;
상기 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성하는 수신부; 및
제1 파형 및 제2 파형을 생성하여 상기 제1 파형을 상기 송신부로 전송하고 상기 제2 파형을 상기 수신부로 전송하며, 상기 수신부로부터 수신한 상기 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 상기 타겟의 각도 추정 결과에 따라 상기 타겟을 탐지하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 개별 송신 안테나의 송신 시간과 상기 개별 수신 안테나의 수신 시간의 시분할(time sharing)에 대한 동기화를 위해 상기 제1 파형과 상기 제2 파형의 발생시간을 제어하도록 생성된 트리거 신호를 이용하여, 상기 송신신호의 생성을 위한 상기 제1 파형 및 상기 개별 로컬발진 신호의 생성을 위한 상기 제2 파형을 생성하는 파형 생성부; 및
상기 트리거 신호에 의한 상기 제1 파형과 상기 제2 파형의 생성시간을 기준으로 상기 개별 중간주파수 신호의 수신시간에 대한 시간지연을 산출하고, 상기 시간지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 상기 타겟의 각도를 추정하는 신호 처리부를 포함하고,
상기 수신부는,
상기 개별 수신 안테나 별로 수신되는 상기 레이더 수신신호에 합성하기 위해 상기 파형 생성부에서 생성한 상기 제2 파형에 기반하여 상기 개별 수신 안테나의 개수만큼의 복수의 상기 개별 로컬발진 신호를 생성하는 로컬 신호 발생부를 포함하는,
레이더 신호 처리 장치.As a radar signal processing device,
a transmitter for transmitting a radar transmission signal obtained by adjusting the output and phase of the transmission signal for each individual transmission antenna through the individual transmission antenna;
a receiving unit generating individual intermediate frequency signals obtained by synthesizing a radar reception signal received for each individual reception antenna after the radar transmission signal is reflected from a target and an individual local oscillator signal; and
A first waveform and a second waveform are generated, the first waveform is transmitted to the transmission unit and the second waveform is transmitted to the reception unit, and the target generated based on the individual intermediate frequency signal received from the reception unit A control unit detecting the target according to an angle estimation result;
The control unit,
Using a trigger signal generated to control the generation times of the first waveform and the second waveform for synchronization with time sharing of the transmission time of the individual transmission antenna and the reception time of the individual reception antenna, a waveform generator configured to generate the first waveform for generating a transmission signal and the second waveform for generating the individual local oscillation signal; and
A time delay for the reception time of the individual intermediate frequency signal is calculated based on the generation time of the first waveform and the second waveform by the trigger signal, and based on the phase change information according to the time delay, the target Including a signal processing unit for estimating the angle of
the receiver,
Local signal generation for generating a plurality of individual local oscillation signals as many as the number of individual reception antennas based on the second waveform generated by the waveform generator to combine with the radar reception signal received for each individual reception antenna. including wealth,
Radar signal processing device.
상기 송신부는,
상기 송신신호에 대하여 개별 송신 안테나 별로 아날로그 빔 포밍(beam forming)을 수행하도록 구성된 아날로그 위상 시프터(phase shifter)를 포함하는,
레이더 신호 처리 장치.According to claim 1,
The sending unit,
Including an analog phase shifter configured to perform analog beam forming for each individual transmit antenna for the transmit signal,
Radar signal processing device.
상기 신호 처리부는,
상기 개별 중간주파수 신호에 탬퍼럴 자기-상관 행렬(temporal auto-correlation matrix) 및 스페이셜-탬퍼럴 자기 상관 행렬(spatial-temporal auto-correlation matrix)를 적용하여 상기 타겟의 각도 추정을 수행하는,
레이더 신호 처리 장치.According to claim 1,
The signal processing unit,
Performing angle estimation of the target by applying a temporal auto-correlation matrix and a spatial-temporal auto-correlation matrix to the individual intermediate frequency signals,
Radar signal processing device.
송신부에 의해, 개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 상기 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 단계;
수신부에 의해, 상기 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성하는 단계;
제어부에 의해, 제1 파형 및 제2 파형을 생성하여 상기 제1 파형을 상기 송신부로 전송하고 상기 제2 파형을 상기 수신부로 전송하는 단계; 및
상기 제어부에 의해, 상기 수신부로부터 수신한 상기 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 상기 타겟의 각도 추정 결과에 따라 상기 타겟을 탐지하는 단계를 포함하고,
상기 송신부 및 상기 수신부로 전송하는 단계는,
상기 개별 송신 안테나의 송신 시간과 상기 개별 수신 안테나의 수신 시간의 시분할(time sharing)에 대한 동기화를 위해 상기 제1 파형과 상기 제2 파형의 발생시간을 제어하도록 생성된 트리거 신호를 이용하여, 상기 송신신호의 생성을 위한 제1 파형 및 상기 개별 로컬발진 신호의 생성을 위한 제2 파형을 생성하여 상기 송신부 및 상기 수신부로 전송하는 단계; 및
상기 개별 수신 안테나 별로 수신되는 상기 레이더 수신신호에 합성하기 위해 상기 제2 파형에 기반하여 상기 개별 수신 안테나의 개수만큼의 복수의 상기 개별 로컬발진 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 타겟의 각도를 추정하는 단계는,
상기 트리거 신호에 의한 상기 제1 파형과 상기 제2 파형의 생성시간을 기준으로 상기 개별 중간주파수 신호의 수신시간에 대한 시간지연을 산출하는 단계; 및
상기 시간지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 상기 타겟의 각도를 추정하는 단계를 포함하는,
레이더 신호 처리 방법.As a radar signal processing method,
Transmitting, by a transmitter, a radar transmission signal obtained by adjusting the output and phase of the transmission signal for each individual transmission antenna through the individual transmission antenna;
Generating, by a receiver, an intermediate frequency signal obtained by synthesizing a radar reception signal received for each individual reception antenna by reflecting the radar transmission signal from a target and an individual local oscillator signal;
generating, by a control unit, a first waveform and a second waveform, transmitting the first waveform to the transmitting unit and transmitting the second waveform to the receiving unit; and
detecting, by the control unit, the target according to a result of estimating the angle of the target generated based on the individual intermediate frequency signal received from the receiver;
The step of transmitting to the transmitter and the receiver,
Using a trigger signal generated to control the generation times of the first waveform and the second waveform for synchronization with time sharing of the transmission time of the individual transmission antenna and the reception time of the individual reception antenna, generating a first waveform for generating a transmission signal and a second waveform for generating the individual local oscillation signal, and transmitting the generated waveform to the transmitter and the receiver; and
Generating a plurality of individual local oscillation signals as many as the number of individual receiving antennas based on the second waveform to combine with the radar reception signal received for each individual receiving antenna;
Estimating the angle of the target,
Calculating a time delay for a reception time of the individual intermediate frequency signal based on a generation time of the first waveform and the second waveform by the trigger signal; and
Estimating the angle of the target based on the phase change information according to the time delay,
Radar signal processing method.
상기 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 단계는,
아날로그 위상 시프터(phase shifter)에 의해, 상기 송신신호에 대하여 개별 송신 안테나 별로 아날로그 빔 포밍(beam forming)을 수행하는 단계를 포함하는,
레이더 신호 처리 방법.According to claim 4,
The step of transmitting through the individual transmit antenna,
Including the step of performing analog beam forming for each individual transmission antenna with respect to the transmission signal by an analog phase shifter,
Radar signal processing method.
상기 타겟의 각도를 추정하는 단계는,
상기 개별 중간주파수 신호에 탬퍼럴 자기-상관 행렬(temporal auto-correlation matrix) 및 스페이셜-탬퍼럴 자기 상관 행렬(spatial-temporal auto-correlation matrix)를 적용하여 상기 타겟의 각도를 추정하는 단계를 포함하는,
레이더 신호 처리 방법.
According to claim 4,
Estimating the angle of the target,
Estimating the angle of the target by applying a temporal auto-correlation matrix and a spatial-temporal auto-correlation matrix to the individual intermediate frequency signals. doing,
Radar signal processing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220179361A KR102495378B1 (en) | 2020-10-22 | 2022-12-20 | Radar signal processing apparatus and method |
Applications Claiming Priority (2)
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Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| Oh, Daegun 외 1명. Low-complexity range-azimuth FMCW radar sensor using joint angle and delay estimation without SVD and EVD. IEEE sensors journal. 2015. * |
Also Published As
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