KR20230111121A - Continuous wave radar based distance measuring device and method - Google Patents
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Abstract
Description
개시되는 실시예들은 CW 레이더 기반 거리 측정 기술과 관련된다.The disclosed embodiments relate to CW radar based ranging technology.
레이더 센서 기술은 거리, 속도, 위치 등 다양한 객체 정보를 추정할 수 있는 기술로, 이중 연속파 신호를 이용한 CW 레이더(Continuous Wave Radar) 기술은 송신신호와 수신신호를 비교하여 나타나는 도플러 주파수 성분으로 움직임 여부나 속도를 측정하는데 사용하는 기술이다. 간단한 하드웨어 구성만으로 움직임 및 속도 정보를 획득할 수 있어 저가 모션 센서 구현에 유리하나, 객체 거리를 탐지하는데 많은 제약이 존재하고 멀티 패스(multipath)나 클러터(clutter)에 의해 특성 열화가 발생할 수 있다.Radar sensor technology is a technology that can estimate various object information such as distance, speed, and location. CW radar (Continuous Wave Radar) technology using a dual continuous wave signal compares a transmitted signal and a received signal, and is a technology used to measure movement or speed with Doppler frequency components. Motion and speed information can be obtained with a simple hardware configuration, which is advantageous for implementing a low-cost motion sensor, but there are many limitations in detecting an object distance, and characteristic degradation may occur due to multipath or clutter.
일반적인 레이더 센서에서 거리를 측정하는 방법은 펄스를 송수신하여 이 때 발생하는 TOF(time-of-flight)를 측정하는 펄스 레이더 방식과 주파수 모듈레이션을 통해 송수신 신호 사이에서 발생하는 주파수 변화 정도를 측정하는 주파수 변조(FM) CW레이더 방식이 있다. 펄스 레이더 방식에서 TOF를 내부 카운터 등을 이용하여 측정하는 것으로 카운터와 적분기 등을 구비해야 하며, 펄스 간격이 좁은 펄스를 생성해야 하기에 고성능을 펄스 생성기 구현이 요구될 수 있다.Methods for measuring distance in a typical radar sensor include a pulse radar method that measures time-of-flight (TOF) that occurs at this time by transmitting and receiving pulses, and a frequency modulation (FM) CW radar method that measures the degree of frequency change that occurs between transmitting and receiving signals through frequency modulation. In the pulse radar method, TOF is measured using an internal counter, etc., and a counter and an integrator must be provided, and a high-performance pulse generator implementation may be required because a pulse with a narrow pulse interval must be generated.
FMCW 레이더는 주파수를 일정하게 가변 할 수 있는 신호원 생성이 매우 중요하며 신호원 특성에 따라 탐지 가능한 객체 특성 한계가 정해진다. 이와 같이, 기존 레이더 센서에서 거리 측정은 복잡하고 구현 난이도가 높은 하드웨어와 획득한 원신호에서 거리 정보를 추출하기 위한 복잡한 신호처리 기법이 요구될 수 있다.For FMCW radar, it is very important to generate a signal source capable of constantly changing the frequency, and the limits of detectable object characteristics are determined according to the characteristics of the signal source. As such, distance measurement in an existing radar sensor may require hardware that is complex and difficult to implement and a complex signal processing technique for extracting distance information from an acquired original signal.
개시된 실시예들은 CW 레이더(Continuous Wave Radar) 기반으로 거리 측정이 가능한 CW 레이더 기반 거리 측정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.Disclosed embodiments are intended to provide a CW radar-based distance measurement device and method capable of distance measurement based on a CW radar (Continuous Wave Radar).
일 실시예에 따른 CW 레이더 기반 거리 측정 장치는, CW(Continuous Wave) 신호를 발생시키기 위한 신호 생성부; 상기 신호 생성부로부터 상기 CW 신호가 발생됨에 따라 상기 CW 신호의 송신 신호와 수신 신호를 비교하기 위한 신호 비교부; 기 설정된 최대 탐지 거리 동작시간()을 기준으로 상기 CW 신호가 오브젝트로 송신되어 반사된 후 수신됨에 따라 송수신 구간이 서로 오버랩되는 중첩시간()이 발생하는 시점의 CW 중첩신호를 검출하기 위한 전력 변환부; 상기 전력 변환부를 통해 검출된 상기 CW 중첩신호를 노이즈 필터링 기준과 비교하여 제어부로 출력하기 위한 비교부; 및 기 설정된 CW 출력시간에 따라 상기 신호 생성부로의 상기 CW 신호 출력을 제어하고 상기 CW 신호 출력에 대응되는 거리 판단 반복수를 카운팅하며, 상기 CW 중첩신호 및 상기 CW 중첩신호에 대응되는 거리 판단 반복수를 이용하여 상기 오브젝트와의 거리를 검출하기 위한 제어부를 포함한다.A CW radar-based distance measurement apparatus according to an embodiment includes a signal generator for generating a continuous wave (CW) signal; a signal comparison unit for comparing a transmission signal and a reception signal of the CW signal as the CW signal is generated from the signal generation unit; Pre-set maximum detection distance operation time ( ), as the CW signal is transmitted to the object, reflected, and then received, the overlapping time at which the transmission and reception sections overlap each other ( ) power conversion unit for detecting the CW superposition signal at the time of occurrence; a comparator for comparing the CW superposition signal detected through the power converter with a noise filtering criterion and outputting the result to a control unit; and a controller for controlling the output of the CW signal to the signal generation unit according to a preset CW output time, counting the number of iterations of distance determination corresponding to the output of the CW signal, and detecting the distance to the object using the CW overlap signal and the number of repetitions of distance determination corresponding to the CW overlap signal.
상기 제어부는, 상기 CW 신호를 출력할 때마다 상기 거리 판단 반복수를 증가 또는 감소 시키면서 상기 전력 변환부를 통해 상기 CW 중첩신호가 검출되는지 여부를 확인할 수 있다.The controller may check whether the CW superposition signal is detected through the power converter while increasing or decreasing the number of repetitions of the distance determination whenever the CW signal is output.
상기 전력 변환부는, 검출된 상기 CW 중첩신호를 주파수 신호 형태에서 DC 형태로 변환하여 출력할 수 있다.The power conversion unit may convert the detected CW superposition signal from a frequency signal form to a DC form and output the converted signal.
상기 제어부는, 상기 최대 탐지 거리 동작시간()을 최소 탐지 거리 동작시간(), 거리 판단 반복수(N) 및 거리 정밀도 기준시간()을 기초로 산출할 수 있다.The control unit, the maximum detection distance operating time ( ) to the minimum detection distance operating time ( ), the number of repetitions of distance determination (N) and the reference time for distance precision ( ) can be calculated based on
상기 제어부는, 상기 최대 탐지 거리 동작시간()을 수학식 1에 따라 산출하고, 상기 수학식 1은, 이고, 상기 은 최소 탐지 거리 동작시간, 상기 은 상기 CW 중첩신호가 감지된 시점의 거리 판단 반복수 및 상기 은 거리 정밀도 기준시간일 수 있다.The control unit, the maximum detection distance operating time ( ) is calculated according to Equation 1, and Equation 1 is, and the above is the minimum detection distance operation time, is the number of iterations of distance determination at the time when the CW superposition signal is detected and the may be a distance precision reference time.
상기 제어부는, 상기 거리()를 수학식 2 내지 4를 기초로 산출하고, 상기 수학식 2는, 이고, 상기 수학식 3은, 이며, 상기 수학식 4는, 이고, 상기 는 광속, 상기 는 최소 탐지 거리, 상기 는 최대 탐지 거리일 수 있다.The control unit, the distance ( ) is calculated based on Equations 2 to 4, and Equation 2 is, And, Equation 3 above is, , and Equation 4 is, and the above is the speed of light, is the minimum detection distance, may be the maximum detection distance.
상기 제어부는, 상기 최소 탐지 거리 및 상기 최대 탐지 거리를 결정하기 위한 시간기준으로 상기 거리 정밀도 기준시간()을 설정하되, 상기 거리 정밀도 기준시간은 가변 가능할 수 있다.The control unit may set the distance precision reference time (as a time standard for determining the minimum detection distance and the maximum detection distance) ), but the distance accuracy reference time may be variable.
상기 노이즈 필터링 기준은 상기 비교부에서 상기 CW 중첩신호 이외에 신호를 노이즈로 판단할 수 있도록 설정된 기준전압()일 수 있다.The noise filtering criterion is a reference voltage set so that the comparator can determine signals other than the CW superimposed signal as noise ( ) can be.
상기 제어부는, 상기 중첩시간()이 발생할 수 있도록 고려하여 상기 기 설정된 CW 출력시간을 설정할 수 있다.The control unit, the overlapping time ( ) may occur, the preset CW output time may be set.
상기 제어부는, 상기 비교부를 통해 출력되는 상기 CW 중첩신호 중 첫 번째로 수신한 CW 중첩신호를 기준으로 상기 거리를 측정할 수 있다.The control unit may measure the distance based on a CW overlapping signal received first among the CW overlapping signals output through the comparator.
상기 중첩시간() 구간에서 상기 CW 중첩신호의 도플러 주파수를 측정하기 위한 주파수 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 주파수 검출부를 통해 획득된 상기 CW 중첩신호의 도플러 주파수를 이용하여 속도를 측정할 수 있다.The overlapping time ( ) section, a frequency detection unit for measuring a Doppler frequency of the CW superposition signal, wherein the control unit may measure speed using the Doppler frequency of the CW superposition signal obtained through the frequency detection unit.
상기 신호 생성부는, 입력단에 인에이블(EN) 단자를 구비하여 상기 인에이블 단자를 통해 상기 CW 신호를 인가하거나, 또는 출력단에 SPST(single pole, single throw) 스위치를 구비하여 상기 SPST 스위치의 제어에 따라 상기 CW 신호를 인가하여 상기 CW 신호를 발생시킬 수 있다.The signal generator may include an enable (EN) terminal at an input terminal to apply the CW signal through the enable terminal, or a single pole, single throw (SPST) switch at an output terminal to apply the CW signal under control of the SPST switch to generate the CW signal.
상기 CW 레이더 기반 거리 측정 장치는, 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 상기 송신 신호와 상기 수신 신호 간에 발생되는 오버랩을 검출하도록 마련될 수 있다.The CW radar-based distance measuring device may be provided to detect an overlap generated between the transmission signal and the reception signal having different distance determination iteration numbers.
상기 CW 레이더 기반 거리 측정 장치는, 상기 CW 신호의 수신 신호를 검출하는 수신 신호 검출부; 및 상기 수신 신호의 검출에 따라 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생부를 더 포함할 수 있다.The CW radar-based distance measuring device may include: a received signal detector detecting a received signal of the CW signal; and a reference voltage generator generating a reference voltage according to detection of the received signal.
상기 제어부는, 상기 수신 신호의 검출 시점과 상기 송신 신호와 수신 신호 간 오버랩이 발생되는 시점을 비교하여 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 송신 신호와 수신 신호 간 오버랩을 확인할 수 있다.The control unit may compare a detection time of the received signal with a time of overlap between the transmitted signal and the received signal to check an overlap between the transmitted signal and the received signal having different distance determination iteration numbers.
상기 제어부는, N-1(N은 2 이상의 자연수)의 거리 판단 반복수를 갖는 송신 신호의 종단 구간과 N의 거리 판단 반복수를 갖는 수신 신호의 시작 구간이 오버랩되는 경우, 상기 수신 신호가 오버랩 되는 시점을 기준으로 오브젝트와의 거리를 측정할 수 있다.The control unit, when the end section of the transmission signal having the number of distance determination repetitions of N−1 (N is a natural number equal to or greater than 2) overlaps the beginning section of the received signal having the number of distance determination repetitions of N, the received signal may measure the distance to the object based on the overlapping time point.
상기 제어부는, N-1(N은 2 이상의 자연수)의 거리 판단 반복수를 갖는 송신 신호의 시작 구간과 N의 거리 판단 반복수를 갖는 수신 신호의 종단 구간이 오버랩되는 경우, 상기 수신 신호가 검출된 시점을 기준으로 오브젝트와의 거리를 측정할 수 있다.The control unit may measure the distance to the object based on the time point at which the received signal is detected, when the start section of the transmission signal having the number of iterations for distance determination of N−1 (N is a natural number equal to or greater than 2) and the end section of the received signal having the number of iterations for distance determination of N overlap.
개시되는 일 실시예에 따른 거리 측정 방법은, 하나 이상의 프로세서들, 및 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 CW 레이더 기반 거리 측정 방법으로서, CW(Continuous Wave) 신호를 발생시키기 위한 단계; 상기 CW 신호가 발생됨에 따라 상기 CW 신호의 송신 신호와 수신 신호를 비교하기 위한 단계; 기 설정된 최대 탐지 거리 동작시간()을 기준으로 상기 CW 신호가 오브젝트로 송신되어 반사된 후 수신됨에 따라 송수신 구간이 서로 오버랩되는 중첩시간()이 발생하는 시점의 CW 중첩신호를 검출하기 위한 단계; 및 기 설정된 CW 출력시간에 따라 상기 CW 신호 출력을 제어하고 상기 CW 신호 출력에 대응되는 거리 판단 반복수를 카운팅하며, 상기 CW 중첩신호 및 상기 CW 중첩신호에 대응되는 거리 판단 반복수를 이용하여 상기 오브젝트와의 거리를 검출하는 단계를 포함한다.A distance measurement method according to an embodiment disclosed herein is a CW radar-based distance measurement method performed in a computing device having one or more processors and a memory storing one or more programs executed by the one or more processors, comprising: generating a continuous wave (CW) signal; comparing a transmitted signal and a received signal of the CW signal as the CW signal is generated; Pre-set maximum detection distance operation time ( ), as the CW signal is transmitted to the object, reflected, and then received, the overlapping time at which the transmission and reception sections overlap each other ( ) detecting a CW superimposition signal at the time of occurrence; and controlling the output of the CW signal according to a preset CW output time, counting the number of iterations of distance determination corresponding to the output of the CW signal, and detecting the distance to the object using the CW overlap signal and the number of repetitions of distance determination corresponding to the CW overlap signal.
개시되는 실시예들에 따르면, CW 레이더 기반으로 거리 측정을 할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.According to the disclosed embodiments, an effect of being able to measure a distance based on a CW radar can be expected.
개시되는 실시예들에 따르면, CW 레이더 기반으로 거리 및 속도 정보를 상대적으로 간단한 하드웨어 및 신호처리 구성으로 획득할 수 있다는 것이다.According to the disclosed embodiments, it is possible to obtain distance and speed information based on CW radar with relatively simple hardware and signal processing configuration.
개시되는 실시예들에 따르면, 하드웨어 및 신호처리를 간단히 구성할 수 있어, 저전력 거리 및 속도 센서를 구현할 수 있다는 것이다.According to the disclosed embodiments, it is possible to implement a low-power distance and speed sensor by simply configuring hardware and signal processing.
개시되는 실시예들에 따르면, 멀티패스 및 클러터에 의해 발생하는 거리 오차를 효과적으로 제거할 수 있다는 것이다.According to the disclosed embodiments, it is possible to effectively remove distance errors caused by multipath and clutter.
도 1은 일 실시예에 따른 CW 레이더 기반 거리 측정 장치를 설명하기 위한 블록도
도 2는 일 실시예에 따른 CW 레이더 기반 거리 측정을 위한 회로도
도 3은 도 2의 회로도의 각 구성에서의 출력 파형 예시도
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 신호 생성부의 동작을 설명하기 위한 예시도
도 5는 일 실시예에서 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 CW 신호간에 오버랩이 발생하는 경우를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CW 레이더 기반 거리 측정 장치를 나타낸 회로도
도 7은 일 실시예에서 기준전압 생성부의 구성을 나타낸 회로도
도 8은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도1 is a block diagram for explaining a CW radar-based distance measuring device according to an embodiment;
2 is a circuit diagram for CW radar-based distance measurement according to an embodiment
Figure 3 is an example of the output waveform in each configuration of the circuit diagram of Figure 2
4A and 4B are exemplary diagrams for explaining an operation of a signal generating unit according to an exemplary embodiment;
5 is a diagram illustrating a case in which overlap occurs between CW signals having different distance determination repetition numbers according to an exemplary embodiment;
6 is a circuit diagram showing a CW radar-based distance measurement device according to another embodiment of the present invention.
7 is a circuit diagram showing the configuration of a reference voltage generator in one embodiment
8 is a block diagram for illustrating and describing a computing environment including a computing device according to an exemplary embodiment;
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The detailed descriptions that follow are provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. Terminology used in the detailed description is only for describing the embodiments of the present invention and should in no way be limiting. Unless expressly used otherwise, singular forms of expression include plural forms. In this description, expressions such as “comprising” or “comprising” are intended to indicate certain characteristics, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, and should not be construed to exclude the existence or possibility of one or more other characteristics, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof other than those described.
이하에서 개시하는 본 실시예는 CW 레이더(continuous wave radar) 구조를 이용한 거리측정 기술에 대한 것으로, CW 레이더 신호원을 시간에 따라 제어하여 출력이 생성되는 시간정보를 바탕으로 거리를 측정하는 방법에 관한 것이다. The present embodiment disclosed below relates to a distance measurement technology using a continuous wave radar (CW radar) structure, and relates to a method of measuring a distance based on time information at which an output is generated by controlling a CW radar signal source according to time.
도 1은 일 실시예에 따른 CW 레이더 기반 거리 측정 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 CW 레이더 기반 거리 측정을 위한 회로도이며, 도 3은 도 2의 회로도의 각 구성에서의 출력 파형 예시도이다.1 is a block diagram for explaining a CW radar-based distance measurement device according to an embodiment, FIG. 2 is a circuit diagram for CW radar-based distance measurement according to an embodiment, and FIG. 3 is an example of an output waveform in each configuration of the circuit diagram of FIG. 2.
도 1을 참고하면, CW 레이더 기반 거리 측정 장치(100)는 제어부(110), 신호 생성부(120), 신호 비교부(130), 전력 변환부(140), 비교부(150) 및 주파수 검출부(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the CW radar-based distance measuring device 100 includes a controller 110, a signal generator 120, a signal comparator 130, a power converter 140, a comparator 150, and a frequency detector 170.
도 2 및 도 3에서 도시하는 바와 같이, CW 레이더 기반 거리 측정 장치(100)는 제어부(110) 및 신호 생성부(120)가 직렬로 연결될 수 있다. 또한, CW 레이더 기반 거리 측정 장치(100)는 신호 생성부(120)로부터 출력된 CW 신호가 오브젝트로 송신된 후 반사되어 수신하는 영역을 기준으로 신호 비교부(130), 전력 변환부(140) 및 비교부(150)가 직렬로 연결될 수 있다. 추가로, 비교부(150)는 제어부(110)와 연결되어 검출된 CW 중첩신호를 검출하여 거리를 측정할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 신호 비교부(130) 및 전력 변환부(140) 사이에 추가로 연결되어 CW 중첩신호의 도플러 주파수를 수신하여 속도를 측정할 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3 , in the CW radar-based distance measuring device 100, the controller 110 and the signal generator 120 may be connected in series. In addition, in the CW radar-based distance measuring device 100, the signal comparator 130, the power converter 140, and the comparator 150 may be connected in series based on an area where the CW signal output from the signal generator 120 is transmitted to an object and then reflected and received. Additionally, the comparison unit 150 may be connected to the control unit 110 to measure the distance by detecting the detected CW overlapping signal. In addition, the controller 110 may be additionally connected between the signal comparator 130 and the power converter 140 to receive the Doppler frequency of the CW superposition signal and measure the speed.
보다 상세히 설명하면, 신호 생성부(120)는 CW(Continuous Wave) 신호를 발생시키기 위한 구성일 수 있다. 도 2에서 도시하는 바와 같이, 신호 생성부(120)에 입력된 CW 신호는 후술하는 제어부(110)의 제어에 따라 기 설정된 CW 출력시간에 따라 입력될 수 있다.In more detail, the signal generating unit 120 may be a component for generating a continuous wave (CW) signal. As shown in FIG. 2 , the CW signal input to the signal generator 120 may be input according to a preset CW output time according to the control of the control unit 110 to be described later.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 신호 생성부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.4A and 4B are exemplary diagrams for explaining an operation of a signal generator according to an exemplary embodiment.
일 예로, 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 신호 생성부(120)는 입력단에 인에이블(EN) 단자를 구비하여 인에이블 단자를 통해 CW 신호를 인가(도 4a)하거나, 또는 출력단에 SPST(single pole, single throw) 스위치를 구비하여 SPST 스위치의 제어에 따라 CW 신호를 인가(도 4b)하여 CW 신호를 발생시킬 수 있다.For example, referring to FIGS. 4A and 4B , the signal generator 120 may have an enable (EN) terminal at an input terminal to apply a CW signal through the enable terminal (FIG. 4A), or an SPST (single pole, single throw) switch at an output terminal to apply a CW signal under the control of the SPST switch (FIG. 4B) to generate a CW signal.
신호 비교부(130)는 신호 생성부(120)로부터 CW 신호가 발생됨에 따라 CW 신호의 송신 신호와 수신 신호를 비교하기 위한 구성일 수 있다.The signal comparison unit 130 may be a component for comparing a transmission signal and a reception signal of the CW signal as the CW signal is generated from the signal generation unit 120 .
전력 변환부(140)는 기 설정된 최대 탐지 거리 동작시간()을 기준으로 CW 신호가 오브젝트로 송신되어 반사된 후 수신됨에 따라 송수신 구간이 서로 오버랩되는 중첩시간()이 발생하는 시점의 CW 중첩신호를 검출하기 위한 구성일 수 있다.The power converter 140 has a preset maximum detection distance operation time ( ), as the CW signal is transmitted to the object, reflected, and then received, the overlapping time at which the transmission and reception sections overlap each other ( ) may be a configuration for detecting a CW superimposition signal at the time of occurrence.
도 2를 참고하면, 최대 탐지 거리 동작시간()은 CW 신호의 전송시점과 수신시점의 시간차()와 중첩시간()을 합산한 시간일 수 있다.Referring to FIG. 2, the maximum detection distance operating time ( ) is the time difference between the transmission and reception of the CW signal ( ) and overlapping time ( ) may be the sum of the times.
도 3을 참고하면, 전력 변환부(140)는 검출된 CW 중첩신호를 주파수 신호 형태에서 DC 형태로 변환하여 출력할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the power conversion unit 140 may convert the detected CW superposition signal from a frequency signal form to a DC form and output the converted signal.
비교부(150)는 전력 변환부(140)를 통해 검출된 CW 중첩신호를 노이즈 필터링 기준과 비교하여 제어부(110)로 출력하기 위한 구성일 수 있다. 상기 노이즈 필터링 기준은 비교부(150)에서 CW 중첩신호 이외에 신호를 노이즈로 판단할 수 있도록 설정된 기준전압()일 수 있다.The comparator 150 may be configured to compare the CW superposition signal detected through the power converter 140 with a noise filtering criterion and output the result to the control unit 110 . The noise filtering criterion is a reference voltage set so that the comparator 150 can determine signals other than the CW superimposed signal as noise ( ) can be.
도 3을 참고하면, 멀티패스(Multipath)와 클러터(clutter)에 의한 신호를 필터링할 수 있도록 기준전압()의 크기가 설정됨에 따라, 비교부(150)는 멀티패스와 클러터에 의한 영향을 사전에 차단할 수 있다. 이때, 기준전압()은 운용자에 의해서 임의로 설정될 수 있다.Referring to FIG. 3, the reference voltage (multipath) and the signal by clutter can be filtered. ) is set, the comparator 150 can block the influence of multipath and clutter in advance. At this time, the reference voltage ( ) can be arbitrarily set by the operator.
주파수 검출부(170)는 중첩시간() 구간에서 CW 중첩신호의 도플러 주파수를 측정하기 위한 구성일 수 있다.The frequency detection unit 170 is an overlapping time ( ) section, it may be a configuration for measuring the Doppler frequency of the CW superposition signal.
제어부(110)는 기 설정된 CW 출력시간에 따라 신호 생성부(120)로의 CW 신호 출력을 제어하고 CW 신호 출력에 대응되는 거리 판단 반복수(N)를 카운팅하며, CW 중첩신호 및 상기 CW 중첩신호에 대응되는 거리 판단 반복수를 이용하여 거리를 검출하기 위한 구성일 수 있다. 이때, CW 중첩신호에 대응되는 거리 판단 반복수는 CW 중첩신호가 감지된 시점의 거리 판단 반복수를 의미할 수 있다. The control unit 110 may be configured to control the output of the CW signal to the signal generator 120 according to a preset CW output time, count the number of iterations (N) of distance determination corresponding to the output of the CW signal, and detect the distance using the CW overlapping signal and the number of repetitions of distance determination corresponding to the CW overlapping signal. In this case, the number of iterations of distance determination corresponding to the CW overlapping signal may mean the number of repetitions of distance determination at the time when the CW overlapping signal is sensed.
제어부(110)는 중첩시간()이 발생할 수 있도록 고려하여 기 설정된 CW 출력시간을 설정할 수 있다.The controller 110 controls the overlapping time ( ) may occur, and a preset CW output time may be set.
본 실시예에서 거리 탐지를 위해서는 중첩시간()가 존재해야 한다. CW 신호의 전송시점과 수신시점의 시간차()가 커서 중첩시간()이 존재하지 않는 경우에는 거리 탐지가 불가능 할 수 있다. 이에, 본 실시예서는 중첩시간()이 발생할 수 있도록 고려하여 탐지 범위를 설정할 수 있다.In this embodiment, for distance detection, overlapping time ( ) must exist. Time difference between transmission and reception of CW signal ( ) is large, so the overlapping time ( ) does not exist, distance detection may not be possible. Therefore, in this embodiment, the overlapping time ( ) can occur and the detection range can be set.
제어부(110)는 CW 신호를 출력할 때마다 거리 판단 반복수(N)를 증가 또는 감소 시키면서 전력 변환부(140)를 통해 CW 중첩신호가 검출되는지 여부를 확인할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 N을 0부터 증가시키면서 또는 N을 최대값으로부터 감소시키면서 중첩시간()의 발생 여부를 확인할 수 있는 것이다.The control unit 110 may check whether a CW superimposition signal is detected through the power converter 140 while increasing or decreasing the number of iterations (N) of distance determination whenever a CW signal is output. That is, while increasing N from 0 or decreasing N from the maximum value, the controller 110 controls the overlap time ( ) can be checked.
제어부(110)는 최대 탐지 거리 동작시간()을 최소 탐지 거리 동작시간(), 거리 판단 반복수(N) 및 거리 정밀도 기준시간()을 기초로 산출할 수 있다.The controller 110 determines the maximum detection distance operating time ( ) to the minimum detection distance operating time ( ), the number of repetitions of distance determination (N) and the reference time for distance precision ( ) can be calculated based on
제어부(110)는 최대 탐지 거리 동작시간()을 수학식 1에 따라 산출할 수 있다.The controller 110 determines the maximum detection distance operating time ( ) can be calculated according to Equation 1.
(수학식 1)(Equation 1)
상기 은 최소 탐지 거리 동작시간, 상기 은 상기 CW 중첩신호가 감지된 시점의 거리 판단 반복수 및 상기 은 거리 정밀도 기준시간일 수 있다.remind is the minimum detection distance operation time, is the number of iterations of distance determination at the time when the CW superposition signal is detected and the may be a distance precision reference time.
제어부(110)는 거리()를 수학식 2 내지 4를 기초로 산출할 수 있다.The control unit 110 is a distance ( ) can be calculated based on Equations 2 to 4.
(수학식 2) (Equation 2)
(수학식 3) (Equation 3)
도 2 및 도 3을 참고하면, 이때, 는 CW 신호의 전송시점과 수신시점의 시간차를 의미하는 것으로서, 송신 안테나부를 통해 CW 신호(도 2 및 도 3의 Tx)가 오브젝트로 제공되는 전송 시점과 수신 안테나부를 통해 오브젝트로부터 CW 신호(도 2 및 도 3의 Rx)를 제공받는 수신 시점의 시간차를 의미할 수 있다. 상기 C는 광속을 의미할 수 있다.Referring to Figures 2 and 3, at this time, Means the time difference between the transmission time and the reception time of the CW signal, and may mean the time difference between the transmission time when the CW signal (Tx in FIGS. 2 and 3) is provided to the object through the transmit antenna unit and the reception time when the CW signal (Rx in FIGS. 2 and 3) is received from the object through the receive antenna unit. The C may mean the speed of light.
(수학식 4)(Equation 4)
상기 는 광속, 상기 는 최소 탐지 거리, 상기 는 최대 탐지 거리일 수 있다.remind is the speed of light, is the minimum detection distance, may be the maximum detection distance.
상술한 거리()는 를 기초로 획득된 거리이고, 최소 탐지 거리()는 를 기초로 획득된 거리이며, 최대 탐지 거리()는 를 기초로 획득된 거리일 수 있다.the above-mentioned distance ( )Is Is the distance obtained based on , and the minimum detection distance ( )Is is the distance obtained based on , and the maximum detection distance ( )Is It may be a distance obtained based on .
제어부(110)는 N을 0부터 증가시키면서 또는 N을 최대값으로부터 감소시키면서 중첩시간()의 발생 여부를 확인할 수 있는 것이다. 예를 들어, 에서는 중첩시간()이 발생되지 않고, 전력 변환부(140) 출력이 "0"으로, 일 수 있다. 또한, 에서는 중첩시간()이 발생되고 전력 변환부(140) 출력이 검출되어 일 수 있다.The control unit 110 increases N from 0 or decreases N from the maximum value for the overlapping time ( ) can be confirmed. for example, In the overlapping time ( ) is not generated, and the output of the power conversion unit 140 is "0", can be also, In the overlapping time ( ) is generated and the output of the power converter 140 is detected can be
제어부(110)는 최소 탐지 거리 및 최대 탐지 거리를 결정하기 위한 시간기준으로 거리 정밀도 기준시간()을 설정하되, 거리 정밀도 기준시간은 가변 가능할 수 있다.The control unit 110 is a distance precision reference time (time standard for determining the minimum detection distance and maximum detection distance) ) is set, but the distance accuracy reference time may be variable.
본 실시예에서는 거리 정밀도 기준시간()의 설정에 의해 측정되는 거리 정밀도가 결정될 수 있다. 예를 들어, 이 10ns 이 1ns, N이 100인 경우, 최소 탐지 거리는 1.5m이고, 최대 탐지 거리는 16.5m로, 거리 정밀도는 15cm가 되는 것이다. 즉, 제어부(110)는 15cm 단위로 거리 측정을 수행할 수 있다는 것이다.In this embodiment, the distance precision reference time ( ), the measured distance accuracy can be determined. for example, this 10ns When N is 1 ns and N is 100, the minimum detection distance is 1.5 m, the maximum detection distance is 16.5 m, and the distance accuracy is 15 cm. That is, the controller 110 may perform distance measurement in units of 15 cm.
제어부(110)는 거리 정밀도 기준시간()을 설정 또는 가변할 수 있으며, 숏 펄스(short pulse) 생성 시 요구되는 시간 제어보다 생성이 용이할 수 있다.The controller 110 controls the distance precision reference time ( ) can be set or varied, and generation can be easier than time control required when generating a short pulse.
제어부(110)는 비교부(150)를 통해 출력되는 CW 중첩신호 중 첫 번째로 수신한 CW 중첩신호를 기준으로 거리를 측정할 수 있다.The control unit 110 may measure the distance based on the CW overlapping signal received first among the CW overlapping signals output through the comparator 150 .
제어부(110)는 주파수 검출부(170)를 통해 획득된 CW 중첩신호의 도플러 주파수를 이용하여 속도를 측정할 수 있다.The control unit 110 may measure the speed using the Doppler frequency of the CW superposition signal obtained through the frequency detection unit 170.
한편, 오브젝트와의 거리에 따라 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 CW 신호간에 오버랩이 발생할 수도 있다. 즉, CW 레이더 기반 거리 측정 장치(100)와 오브젝트와의 거리가 일정 거리 이상 멀어지게 되면, 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 CW 신호간에 오버랩이 발생할 수 있게 된다. 이에 대해 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. Meanwhile, overlap may occur between CW signals having different distance determination repetition numbers depending on the distance to the object. That is, when the distance between the CW radar-based distance measuring device 100 and the object is greater than a predetermined distance, overlap may occur between CW signals having different distance determination iteration numbers. This will be described with reference to FIG. 5 .
도 5는 일 실시예에서 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 CW 신호간에 오버랩이 발생하는 경우를 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)를 참조하면, 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 CW 신호 간에 오버랩 구간이 송신 신호의 종단 구간에 발생할 수 있다. 즉, N-1의 거리 판단 반복수를 갖는 송신 신호의 종단 구간과 N의 거리 판단 반복수를 갖는 수신 신호의 시작 구간이 오버랩 되어 나타나는 경우(제1 케이스)가 있을 수 있다. 제1 케이스의 경우, 수신 신호가 오버랩 되는 시점을 기준으로 오브젝트와의 거리를 측정할 수 있다.5 is a diagram illustrating a case in which overlap occurs between CW signals having different distance determination repetition numbers according to an exemplary embodiment. Referring to (a) of FIG. 5 , an overlap section between CW signals having different distance determination repetition numbers may occur in a terminal section of a transmission signal. That is, there may be a case (case 1) in which the end section of the transmission signal having N-1 distance determination repetitions and the beginning section of the received signal having N distance determination repetitions overlap each other. In the case of the first case, the distance to the object may be measured based on the point of time when the received signals overlap.
도 5의 (b)를 참조하면, 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 CW 신호 간에 오버랩 구간이 송신 신호의 시작 구간에 발생할 수 있다. 즉, N-1의 거리 판단 반복수를 갖는 송신 신호의 시작 구간과 N의 거리 판단 반복수를 갖는 수신 신호의 종단 구간이 오버랩 되어 나타나는 경우(제2 케이스)가 있을 수 있다. 제2 케이스의 경우, 수신 신호를 수신한 시점을 기준으로 오브젝트와의 거리를 측정할 수 있다. Referring to (b) of FIG. 5 , an overlapping period between CW signals having different distance determination repetition numbers may occur in a start period of a transmission signal. That is, there may be a case where the start section of the transmitted signal having N-1 distance determination repetitions and the end section of the received signal having N distance determination repetitions overlap each other (case 2). In case of the second case, the distance to the object may be measured based on the time point at which the reception signal is received.
이와 같이, 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 CW 신호간에 오버랩이 발생하는 경우는 제1 케이스(도 5의 (a))와 제2 케이스(도 5의 (b))가 있을 수 있다. 이때, 수신 신호의 수신 시점과 오버랩이 발생한 시간을 비교하여 제1 케이스와 제2 케이스를 구분할 수 있다. As such, when overlapping occurs between CW signals having different distance determination repetition numbers, there may be a first case (FIG. 5(a)) and a second case (FIG. 5(b)). At this time, the first case and the second case may be distinguished by comparing the reception time of the received signal and the time when the overlap occurs.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CW 레이더 기반 거리 측정 장치를 나타낸 회로도이다. 도 6은 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 CW 신호간에 오버랩이 발생하는 경우에도 거리 측정을 할 수 있도록 하기 위한 것으로, 여기서는 도 2에 도시된 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다. 6 is a circuit diagram illustrating a CW radar-based distance measuring device according to another embodiment of the present invention. FIG. 6 is to enable distance measurement even when overlapping occurs between CW signals having different distance determination iteration numbers. Here, a description will focus on a difference from the embodiment shown in FIG.
도 6을 참조하면, CW 레이더 기반 거리 측정 장치(100)는 수신 신호 검출부(180) 및 기준전압 생성부(190)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the CW radar-based distance measuring device 100 may further include a received signal detector 180 and a reference voltage generator 190.
수신 신호 검출부(180)는 CW 신호가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 수신 신호를 검출할 수 있다. 수신 신호 검출부(180)는 오브젝트에서 반사되는 수신 신호만을 별도로 검출하기 위한 구성일 수 있다. The received signal detector 180 may detect a received signal that is returned after the CW signal is reflected by an object. The received signal detector 180 may be configured to separately detect only a received signal reflected from an object.
기준전압 생성부(190)는 수신 신호 검출부(180)에서 수신 신호가 검출됨에 따라 기준전압을 생성할 수 있다. 즉, 기준전압 생성부(190)는 수신 신호가 검출되기 전에는 기준전압을 생성하지 않다가 수신 신호가 검출되는 시점에 기준전압을 생성하도록 마련될 수 있다. 기준전압 생성부(190)는 생성된 기준전압(Vref)을 비교부(150) 및 제어부(110)로 각각 공급할 수 있다. The reference voltage generator 190 may generate a reference voltage as the received signal is detected by the received signal detector 180 . That is, the reference voltage generator 190 may not generate the reference voltage before the received signal is detected, but generate the reference voltage at the time when the received signal is detected. The reference voltage generator 190 may supply the generated reference voltage Vref to the comparator 150 and the control unit 110 , respectively.
도 7은 일 실시예에서 기준전압 생성부(190)의 구성을 나타낸 회로도이다. 도 7을 참조하면, 기준전압 생성부(190)는 수신 신호 검출부(180)로부터 수신 신호가 인가되면 스위치(SW)가 온(ON)됨에 따라 저항 분배 회로가 동작하여 기준전압(Vref)을 생성하게 된다. 반면, 수신 신호 검출부(180)로부터 수신 신호가 인가되지 못하면, 스위치(SW)가 오프(OFF)된 상태에 있게 된다. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the reference voltage generator 190 in one embodiment. Referring to FIG. 7 , when the received signal is applied from the received signal detector 180, the reference voltage generator 190 generates the reference voltage Vref by operating the resistance divider circuit as the switch SW is turned on. On the other hand, if the received signal is not applied from the received signal detector 180, the switch SW is in an OFF state.
여기서, 제어부(110)는 수신 신호가 수신되면서 오버랩 구간이 발생하면 제1 케이스로 판단하여 오브젝트와의 거리를 측정할 수 있고, 수신 신호가 수신된 후 일정 시간이 경과하여 오버랩 구간이 발생하면 제2 케이스로 판단하여 오브젝트와의 거리를 측정할 수 있다. 이때, 수신 신호가 수신되면 기준 전압이 발생하여 비교부(150)로 전달되므로 비교부(150)의 출력은 LOW 상태가 되며, 이후에 오버랩 구간이 발생하면 비교부(150)의 출력이 HIGH 상태로 변경되어 제2 케이스를 확인할 수 있게 된다.Here, the control unit 110 may measure the distance to the object by determining it as a first case when an overlap section occurs while the received signal is received, and if an overlap section occurs after a predetermined time elapses after the reception signal is received, the controller 110 determines it to be a second case and measures the distance to the object. At this time, when the received signal is received, a reference voltage is generated and transmitted to the comparator 150, so the output of the comparator 150 is in a LOW state, and when an overlap section occurs later, the output of the comparator 150 is changed to a HIGH state to confirm the second case.
도 8은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에 서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.8 is a block diagram illustrating a computing environment including a computing device according to an exemplary embodiment. In the illustrated embodiment, each component may have different functions and capabilities other than those described below, and may include additional components other than those described below.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치(100)일 수 있다.The illustrated computing environment 10 includes a computing device 12 . In one embodiment, computing device 12 may be a CW radar based ranging device 100 .
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.Computing device 12 includes at least one processor 14 , a computer readable storage medium 16 and a communication bus 18 . Processor 14 may cause computing device 12 to operate according to the above-mentioned example embodiments. For example, processor 14 may execute one or more programs stored on computer readable storage medium 16 . The one or more programs may include one or more computer-executable instructions, which when executed by processor 14 may be configured to cause computing device 12 to perform operations in accordance with an example embodiment.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.Computer-readable storage medium 16 is configured to store computer-executable instructions or program code, program data, and/or other suitable form of information. Program 20 stored on computer readable storage medium 16 includes a set of instructions executable by processor 14 . In one embodiment, computer-readable storage medium 16 may be memory (volatile memory such as random access memory, non-volatile memory, or a suitable combination thereof), one or more magnetic disk storage devices, optical disk storage devices, flash memory devices, other forms of storage medium that can be accessed by computing device 12 and store desired information, or any suitable combination thereof.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.Communications bus 18 interconnects various other components of computing device 12, including processor 14 and computer-readable storage medium 16.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.Computing device 12 may also include one or more input/output interfaces 22 and one or more network communication interfaces 26 that provide interfaces for one or more input/output devices 24 . An input/output interface 22 and a network communication interface 26 are connected to the communication bus 18 . Input/output device 24 may be coupled to other components of computing device 12 via input/output interface 22 . Exemplary input/output devices 24 may include input devices such as pointing devices (such as a mouse or trackpad), keyboards, touch input devices (such as a touchpad or touchscreen), voice or audio input devices, sensor devices of various kinds, and/or imaging devices, and/or output devices such as display devices, printers, speakers, and/or network cards. The exemplary input/output device 24 may be included inside the computing device 12 as a component constituting the computing device 12, or may be connected to the computing device 12 as a separate device distinct from the computing device 12.
상술한 바와 같이, 본 실시예는 CW 레이더 구성을 기반으로 복잡한 신호원이나 신호처리 구현없이 거리 측정이 가능한 기술로 저가 거리 탐지 센서를 구현하는데 유용하고, 적용되는 회로가 상대적으로 단순하고 복잡한 연산이 생략되어 저전력 센싱 기술을 제공할 수 있다.As described above, the present embodiment is useful for implementing a low-cost distance detection sensor as a technology capable of measuring distance based on a CW radar configuration without implementing a complex signal source or signal processing, and the applied circuit is relatively simple and complex calculations are omitted, thereby providing a low-power sensing technology.
또한, 본 실시예는 멀티패스(multipath)나 클러터(clutter)에 의해서 발생할 수 있는 잡음을 사전에 제거하여 거리 정보의 결과치에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In addition, the present embodiment can improve the reliability of result values of distance information by removing noise that may occur due to multipath or clutter in advance.
또한, 본 실시예는 CW 신호의 출력시간을 제어하여 동일 장치에서 거리 정보와 속도 정보를 모두 획득할 수 있다. In addition, this embodiment can acquire both distance information and speed information in the same device by controlling the output time of the CW signal.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Representative embodiments of the present invention have been described in detail above, but those skilled in the art will understand that various modifications are possible to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.
10: 컴퓨팅 환경
12: 컴퓨팅 장치
14: 프로세서
16: 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18: 통신 버스
20: 프로그램
22: 입출력 인터페이스
24: 입출력 장치
26: 네트워크 통신 인터페이스
100: CW 레이더 기반 거리 측정 장치
110: 제어부
120: 신호 생성부
130: 신호 비교부
140: 전력 변환부
150: 비교부
170: 주파수 검출부
180 : 수신 신호 검출부
190 : 기준전압 생성부 10: Computing environment
12: computing device
14: Processor
16: computer readable storage medium
18: communication bus
20: program
22: I/O interface
24: I/O device
26: network communication interface
100: CW radar-based distance measuring device
110: control unit
120: signal generator
130: signal comparison unit
140: power conversion unit
150: comparison unit
170: frequency detection unit
180: received signal detection unit
190: reference voltage generator
Claims (18)
상기 신호 생성부로부터 상기 CW 신호가 발생됨에 따라 상기 CW 신호의 송신 신호와 수신 신호를 비교하기 위한 신호 비교부;
기 설정된 최대 탐지 거리 동작시간()을 기준으로 상기 CW 신호가 오브젝트로 송신되어 반사된 후 수신됨에 따라 송수신 구간이 서로 오버랩되는 중첩시간()이 발생하는 시점의 CW 중첩신호를 검출하기 위한 전력 변환부;
상기 전력 변환부를 통해 검출된 상기 CW 중첩신호를 노이즈 필터링 기준과 비교하여 제어부로 출력하기 위한 비교부; 및
기 설정된 CW 출력시간에 따라 상기 신호 생성부로의 상기 CW 신호 출력을 제어하고 상기 CW 신호 출력에 대응되는 거리 판단 반복수를 카운팅하며, 상기 CW 중첩신호 및 상기 CW 중첩신호에 대응되는 거리 판단 반복수를 이용하여 상기 오브젝트와의 거리를 검출하기 위한 제어부를 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
a signal generator for generating a CW (Continuous Wave) signal;
a signal comparison unit for comparing a transmission signal and a reception signal of the CW signal as the CW signal is generated from the signal generation unit;
Pre-set maximum detection distance operating time ( ), as the CW signal is transmitted to the object, reflected, and then received, the overlapping time at which the transmission and reception sections overlap each other ( ) power conversion unit for detecting the CW superposition signal at the time of occurrence;
a comparator for comparing the CW superposition signal detected through the power converter with a noise filtering criterion and outputting the result to a control unit; and
A CW radar-based distance measuring device including a controller for controlling the output of the CW signal to the signal generator according to a preset CW output time, counting the number of iterations of distance determination corresponding to the output of the CW signal, and detecting a distance to the object using the CW overlapping signal and the number of repetitions of distance determination corresponding to the CW overlapping signal.
상기 제어부는,
상기 CW 신호를 출력할 때마다 상기 거리 판단 반복수를 증가 또는 감소 시키면서 상기 전력 변환부를 통해 상기 CW 중첩신호가 검출되는지 여부를 확인하는 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
and checking whether the CW overlapping signal is detected through the power converter while increasing or decreasing the number of iterations of the distance determination whenever the CW signal is output.
상기 전력 변환부는,
검출된 상기 CW 중첩신호를 주파수 신호 형태에서 DC 형태로 변환하여 출력하는 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 1,
The power converter,
and converting the detected CW superposition signal from a frequency signal form to a DC form and outputting the CW radar-based distance measuring device.
상기 제어부는,
상기 최대 탐지 거리 동작시간()을 최소 탐지 거리 동작시간(), 거리 판단 반복수(N) 및 거리 정밀도 기준시간()을 기초로 산출하는 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
The maximum detection distance operation time ( ) to the minimum detection distance operating time ( ), the number of repetitions of distance determination (N) and the reference time for distance precision ( ) CW radar-based distance measuring device comprising calculating based on.
상기 제어부는,
상기 최대 탐지 거리 동작시간()을 수학식 1에 따라 산출하고,
상기 수학식 1은,
이고,
상기 은 최소 탐지 거리 동작시간, 상기 은 상기 CW 중첩신호가 감지된 시점의 거리 판단 반복수 및 상기 은 거리 정밀도 기준시간인 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 4,
The control unit,
The maximum detection distance operation time ( ) is calculated according to Equation 1,
Equation 1 above is
ego,
remind is the minimum detection distance operation time, is the number of iterations of distance determination at the time when the CW superposition signal is detected and the CW radar-based distance measuring device comprising a distance precision reference time.
상기 제어부는,
상기 거리()를 수학식 2 내지 4를 기초로 산출하고,
상기 수학식 2는, 이고,
상기 수학식 3은, 이며,
상기 수학식 4는, 이고,
상기 는 광속, 상기 는 최소 탐지 거리, 상기 는 최대 탐지 거리인 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 5,
The control unit,
above distance ( ) is calculated based on Equations 2 to 4,
Equation 2 above is ego,
Equation 3 above is is,
Equation 4 above is ego,
remind is the speed of light, is the minimum detection distance, CW radar-based distance measuring device including that is the maximum detection distance.
상기 제어부는,
상기 최소 탐지 거리 및 상기 최대 탐지 거리를 결정하기 위한 시간기준으로 상기 거리 정밀도 기준시간()을 설정하되, 상기 거리 정밀도 기준시간은 가변 가능한 것인 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 6,
The control unit,
The distance precision reference time as a time standard for determining the minimum detection distance and the maximum detection distance ( ) is set, but the distance precision reference time is variable.
상기 노이즈 필터링 기준은 상기 비교부에서 상기 CW 중첩신호 이외에 신호를 노이즈로 판단할 수 있도록 설정된 기준전압()인 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 1,
The noise filtering criterion is a reference voltage set so that the comparator can determine signals other than the CW superimposed signal as noise ( ) A CW radar-based ranging device comprising:
상기 제어부는,
상기 중첩시간()이 발생할 수 있도록 고려하여 상기 기 설정된 CW 출력시간을 설정하는 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
The overlapping time ( ), CW radar-based distance measuring device comprising setting the preset CW output time in consideration of occurrence.
상기 제어부는,
상기 비교부를 통해 출력되는 상기 CW 중첩신호 중 첫 번째로 수신한 CW 중첩신호를 기준으로 상기 거리를 측정하는 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
and measuring the distance based on a first received CW overlapping signal among the CW overlapping signals output through the comparator.
상기 중첩시간() 구간에서 상기 CW 중첩신호의 도플러 주파수를 측정하기 위한 주파수 검출부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 주파수 검출부를 통해 획득된 상기 CW 중첩신호의 도플러 주파수를 이용하여 속도를 측정하는 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 1,
The overlapping time ( ) further comprising a frequency detector for measuring the Doppler frequency of the CW superposition signal in the interval,
The control unit,
and measuring speed using a Doppler frequency of the CW superposition signal obtained through the frequency detector.
상기 신호 생성부는,
입력단에 인에이블(EN) 단자를 구비하여 상기 인에이블 단자를 통해 상기 CW 신호를 인가하거나, 또는 출력단에 SPST(single pole, single throw) 스위치를 구비하여 상기 SPST 스위치의 제어에 따라 상기 CW 신호를 인가하여 상기 CW 신호를 발생시키는 것을 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 1,
The signal generator,
A CW radar-based distance measurement device including an enable (EN) terminal at an input terminal and applying the CW signal through the enable terminal, or a SPST (single pole, single throw) switch at an output terminal and applying the CW signal according to control of the SPST switch to generate the CW signal.
상기 CW 레이더 기반 거리 측정 장치는,
서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 상기 송신 신호와 상기 수신 신호 간에 발생되는 오버랩을 검출하도록 마련되는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 1,
The CW radar-based distance measurement device,
A CW radar-based distance measuring device provided to detect an overlap generated between the transmission signal and the reception signal having different distance determination iteration numbers.
상기 CW 레이더 기반 거리 측정 장치는,
상기 CW 신호의 수신 신호를 검출하는 수신 신호 검출부; 및
상기 수신 신호의 검출에 따라 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생부를 더 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 13,
The CW radar-based distance measurement device,
a received signal detector detecting a received signal of the CW signal; and
CW radar-based distance measuring device further comprising a reference voltage generator for generating a reference voltage according to detection of the received signal.
상기 제어부는,
상기 수신 신호의 검출 시점과 상기 송신 신호와 수신 신호 간 오버랩이 발생되는 시점을 비교하여 서로 다른 거리 판단 반복수를 갖는 송신 신호와 수신 신호 간 오버랩을 확인하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 14,
The control unit,
A CW radar-based distance measurement device for checking an overlap between a transmission signal having a different distance determination iteration number and a reception signal by comparing a detection time of the received signal and a time when an overlap between the transmission signal and the reception signal occurs.
상기 제어부는,
N-1(N은 2 이상의 자연수)의 거리 판단 반복수를 갖는 송신 신호의 종단 구간과 N의 거리 판단 반복수를 갖는 수신 신호의 시작 구간이 오버랩되는 경우, 상기 수신 신호가 오버랩 되는 시점을 기준으로 오브젝트와의 거리를 측정하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 15
The control unit,
When the end section of a transmission signal having N-1 (N is a natural number equal to or greater than 2) and the start section of a received signal having N distance determination repetitions overlap, a CW radar-based distance measurement device for measuring the distance to an object based on the point at which the received signal overlaps.
상기 제어부는,
N-1(N은 2 이상의 자연수)의 거리 판단 반복수를 갖는 송신 신호의 시작 구간과 N의 거리 판단 반복수를 갖는 수신 신호의 종단 구간이 오버랩되는 경우, 상기 수신 신호가 검출된 시점을 기준으로 오브젝트와의 거리를 측정하는 CW 레이더 기반 거리 측정 장치.
The method of claim 15
The control unit,
When the start section of a transmission signal having N-1 (N is a natural number equal to or greater than 2) and the end section of a received signal having N distance determination repetitions overlap, a CW radar-based distance measurement device for measuring the distance to an object based on the time point at which the received signal is detected.
상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 CW 레이더 기반 거리 측정 방법으로서,
CW(Continuous Wave) 신호를 발생시키기 위한 단계;
상기 CW 신호가 발생됨에 따라 상기 CW 신호의 송신 신호와 수신 신호를 비교하기 위한 단계;
기 설정된 최대 탐지 거리 동작시간()을 기준으로 상기 CW 신호가 오브젝트로 송신되어 반사된 후 수신됨에 따라 송수신 구간이 서로 오버랩되는 중첩시간()이 발생하는 시점의 CW 중첩신호를 검출하기 위한 단계; 및
기 설정된 CW 출력시간에 따라 상기 CW 신호 출력을 제어하고 상기 CW 신호 출력에 대응되는 거리 판단 반복수를 카운팅하며, 상기 CW 중첩신호 및 상기 CW 중첩신호에 대응되는 거리 판단 반복수를 이용하여 상기 오브젝트와의 거리를 검출하는 단계를 포함하는 CW 레이더 기반 거리 측정 방법.one or more processors; and
A CW radar-based distance measuring method performed in a computing device having a memory for storing one or more programs executed by the one or more processors,
Step for generating a CW (Continuous Wave) signal;
comparing a transmitted signal and a received signal of the CW signal as the CW signal is generated;
Pre-set maximum detection distance operating time ( ), as the CW signal is transmitted to the object, reflected, and then received, the overlapping time at which the transmission and reception sections overlap each other ( ) detecting a CW superimposition signal at the time of occurrence; and
Controlling the CW signal output according to a preset CW output time, counting the number of iterations of distance determination corresponding to the output of the CW signal, and detecting a distance to the object using the CW overlapping signal and the number of repetitions of distance determination corresponding to the CW overlapping signal. Detecting a distance to the object.
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KR100597343B1 (en) | 2000-09-26 | 2006-07-10 | 후지쓰 텐 가부시키가이샤 | Fm-cw radar device |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100597343B1 (en) | 2000-09-26 | 2006-07-10 | 후지쓰 텐 가부시키가이샤 | Fm-cw radar device |
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