KR20230123811A

KR20230123811A - 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템 및 이를 이용한 인접 교통 레이더간 간섭 방지 방법

Info

Publication number: KR20230123811A
Application number: KR1020220021063A
Authority: KR
Inventors: 한만경; 김호중
Original assignee: 주식회사 라스윈
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2023-08-24

Abstract

본 발명은 자율주행 및 교통관리를 위해 사용되는 교통 레이더간의 신호 간섭을 확실하게 방지(회피)할 수 있는 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템 및 이를 이용한 인접 교통 레이더간 간섭 방지방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템은, 소정 간격마다 기준장치가 설정되는 복수 개의 레이더장치; 및 상기 복수 개의 레이더장치에 각각 설치되는 GPS수신기를 포함하고, 상기 복수 개의 레이더장치는, 상기 GPS수신기의 1PPS(Pulse Per Second)가 트리거로 사용되며, 상기 1PPS는, 상기 기준장치 사이에 배치되는 상기 레이더장치의 수에 맞추어 시분할되고, 상기 시분할된 상기 1PPS에 맞추어 상기 기준장치와 가깝거나 또는 먼 위치부터 상기 레이더장치의 동작순서가 할당된 다음, 할당된 동작순서에 맞추어 RF신호가 송수신되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템 및 이를 이용한 인접 교통 레이더간 간섭 방지 방법{Frequency Interference Prevention System Between Adjacent Traffic Radars and Method using the same}

본 발명은 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템 및 이를 이용한 인접 교통 레이더간 간섭 방지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자율주행과 교통관리를 위해 적용되는 교통 레이더간의 간섭을 방지(회피)하는 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템 및 이를 이용한 인접 교통 레이더간 간섭 방지 방법에 관한 것이다.

근래에는 4차 산업혁명으로 인해 정보통신 기술을 활용하는 다양한 산업이 크게 증가하고 있고, 이에 맞추어 자동차 산업 및 교통관리 분야에 있어서도 자율주행 자동차의 개발과 이를 위한 교통관리 시스템의 개발 등과 같은 정보통신 기술을 활용한 새로운 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

상기와 같이 지능형 교통 시스템 산업의 적용을 위해서는 교통 장치가 설치된 곳에서 주행중인 차량의 위치 및 속도를 정확하게 판단해서 알림을 줄 수 있는 교통관리 시스템의 요구되는데, 이를 위한 차량의 위치 및 거리 감지 방법으로 레이더가 채택되고 있다.

그러나 레이더 장비는 주파수를 사용하는 장비이기 때문에, 동일한 주파수 대역에서 동일한 송수신 파형을 사용하는 레이더가 도로상에 인접하여 설치되는 경우, 인접 레이더에서 송신된 신호가 또 다른 레이더에서 수신될 수 있고, 이 경우 상호 신호 간섭으로 인한 레이더의 성능 저하 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 하나의 주파수만 사용하는 것으로서 단일 주파수 연속파형을 사용하는 CW(Continuous Waveform) 방식의 도플러 레이더의 경우 각 장비간 서로 다른 주파수를 사용하도록 설정될 수 있다.

위와 같은 단일 주파수를 사용하는 CW 도플러 레이더와는 달리 일정한 주파수 대역을 사용하는 주파수 변조 연속파 방식의 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더는 단일 주파수가 아닌 일정 주파수 대역 이상을 사용해야 성능을 향상시킬 수 있는데, 넓은 주파수 대역이 할당된 주파수를 사용하는 FMCW 레이더의 경우, 해당 주파수 대역을 몇 개의 대역으로 나누어 각 레이더별로 다른 대역을 사용하면 주파수 간섭을 줄일 수 있으나, 좁은 주파수 대역이 할당된 주파수를 사용하는 경우 장비간 신호 간섭을 피하기 위하여 주파수 대역을 나누어 할당된 주파수 대역보다 더 좁은 주파수 대역을 사용하게 되면 레이더의 성능이 저하되는 문제가 발생하고, 할당된 전 주파수 대역을 사용하면 인접 장비와 신호 간섭 문제가 발생하게 된다.

한편, 주파수 간섭을 방지하기 위한 종래 기술로는 등록특허공보 제0982697호의 레이더 펄스의 송신 타이밍 동기화를 이용한 간섭 억제 장치 및 방법과, 상기 방법을 행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체, 그리고 상기 장치를 이용한 차량 레이더 시스템(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.

상기 특허문헌은 차량 레이더 시스템에서, 상기 차량 레이더 시스템이 레이더 펄스를 송신하기 위한 송신 구간 및 상기 차량 레이더 시스템이 레이더 펄스를 수신하기 위한 수신 구간을 미리 설정된 시간에 따라 구분하여 설정하는 송수신 구간 설정부와, 상기 설정된 수신 구간에서 상기 차량 레이더 시스템이 다른 차량 레이더 시스템의 레이더 펄스를 직접 수신함으로써 발생하는 간섭을 억제하기 위해, 상기 차량 레이더 시스템이 송신하는 레이더 펄스의 송신 타이밍과 상기 다른 차량 레이더 시스템이 송신하는 레이더 펄스의 송신 타이밍을 동기화하는 송신 동기화부를 포함하는 것으로 이루어진다.

그러나 상기 특허문헌의 차량 레이더 시스템은 GPS의 1PPS를 이용한 동기신호를 장치들간의 채널탐색을 위한 동기신호로 사용하고, 간섭의 회피는 동기 시간에 탐색된 레이더 채널에 다른 장치가 있다고 판단될 때 주파수 호핑을 통한 다른 대역으로 이동하여 간섭을 회피하는 방식으로, 할당된 주파수 대역이 넓은 차량용 레이더에서는 적용될 수 있으나, 할당된 주파수 대역이 좁은 레이더 장치들의 경우에는 적용에 어려움이 있다.

따라서 할당된 주파수 대역이 좁은 FMCW 방식을 사용하는 교통 레이더간의 신호 간섭을 더욱 확실하게 방지(회피)할 수 있도록 구조 개선된 신호 간섭 방지시스템 및 간섭 방지 방법의 개발이 요구된다.

KR 10-0982697 B1 (2010. 09. 10.) KR 10-2019-0115078 A (2019. 10. 10.) KR 10-2020-0041777 A (2020. 04. 22.) KR 10-1551811 B1 (2015. 09. 03.) KR 10-1184622 B1 (2020. 04. 22.) KR 10-1775572 B1 (2017. 08. 31.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 교통 레이더간 신호 간섭 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자율주행 및 교통관리를 위해 사용되는 교통 레이더간의 간섭을 확실하게 방지(회피)할 수 있는 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템 및 이를 이용한 인접 교통 레이더간 간섭 방지방법을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템은, 소정 간격마다 기준장치가 설정되는 복수 개의 레이더장치; 및 상기 복수 개의 레이더장치에 각각 설치되는 GPS수신기를 포함하고, 상기 복수 개의 레이더장치는, 상기 GPS수신기의 1PPS(Pulse Per Second)가 트리거로 사용되며, 상기 1PPS는, 상기 기준장치 사이에 배치되는 상기 레이더장치의 수에 맞추어 시분할되고, 상기 시분할된 상기 1PPS에 맞추어 상기 기준장치와 가깝거나 또는 먼 위치부터 상기 레이더장치의 동작순서가 할당된 다음, 할당된 동작순서에 맞추어 RF신호가 송수신되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 간섭 방지시스템은, 상기 GPS수신기에서 수신되는 NMEA 정보를 파싱하여 시간정보, 위치정보 및 DOP정보(정도 저하율)를 추출하는 NMEA 파싱부; 상기 GPS수신기의 1PPS(Pulse Per Second)를 이용하여 트리거 신호를 생성하는 1PPS 트리거 생성부; 상기 NMEA 파싱부를 통해 전달되는 위치정보 및 DOP정보(정도 저하율)에 기초하여 상기 레이더장치 별로 식별자를 순차 부여하는 장치식별자 생성부; 상기 1PPS 트리거 생성부와 상기 장치식별자 생성부를 통해 생성된 정보에 기초하여 시각을 동기화하는 기준클럭 생성부; 상기 기준클럭 생성부를 통해 설정된 시각을 기준으로 식별자 순서에 따라 송수신 시간을 부여하는 송수신 타이밍 제어부; 상기 송수신 타이밍 제어부를 통해 부여된 송수신 시간에 맞추어 송수신 신호를 처리하는 상기 디지털 신호처리부; 및 상기 디지털 신호처리부를 통해 RF신호가 송수신되도록 하는 RF송수신부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 복수 개의 레이더장치가 상기 기준클럭 생성부를 통해 소정 시간 간격을 두고 시각이 재동기화되도록 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 인접 설치된 교통 레이더간의 신호 간섭을 방지하기 위한 간섭 방지방법은, 각각 GPS수신기가 설치된 복수 개의 레이더장치 중, 소정 간격마다 기준장치가 설정되고, 상기 GPS수신기의 1PPS(Pulse Per Second)가 트리거 신호로 설정되며, 상기 1PPS를 시작 트리거로 하여 미리 설정된 PRI 시간마다 발생하는 시각동기 트리거 펄스(기준클럭)를 생성하여 모든 장치간의 동일한 시간에 발생하는 트리거 펄스(기준클럭)를 생성하고 생성된 시각동기 트리거 펄스와 펄스 사이를 상기 기준장치 사이에 배치되는 상기 레이더장치의 수에 맞추어 시분할한 다음, 상기 기준장치와 가깝거나 또는 먼 위치부터 상기 레이더장치의 동작순서가 할당되고, 매번 시각동기 트리거 펄스가 발생될 때마다 다음 시각동기 트리거 펄스 사이에 n개의 레이더장치가 할당된 동작순서에 맞추어 서로 겹치는 시간 없이 RF신호가 송수신되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 복수 개의 레이더장치가 1초 이상의 시간 간격을 두고 시각이 재동기화되도록 제어되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 교통 레이더의 간섭이 방지되므로 주파수 간섭으로 인한 레이더의 성능이 저하되는 문제가 해소되고, 이를 통해 지능형 교통 체계를 위한 레이더 송수신의 정확성이 크게 향상되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템의 예를 보인 구성도.
도 2는 교통 레이더가 설치되어 운용되는 예를 보인 도면.
도 3(a, b, c)은 본 발명에 따른 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템별 송수신 시간이 동기화되어 송수신 타이밍이 설정되는 예를 보인 도면.
도 4는 본 발명에 따른 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템별 시각동기 및 송수신 시간이 결정되는 예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 자율주행 및 교통관리를 위해 사용되는 교통 레이더간의 신호 간섭을 확실하게 방지(회피)할 수 있는 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템 및 이를 이용한 인접 교통 레이더간 간섭 방지방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위한 본 발명의 간섭 방지시스템(1)은, 소정 간격마다 기준장치(RP)가 설정되는 복수 개의 레이더장치(R1, R2, …, Rn)에 각각 GPS수신기(10)가 설치된다.

그리고 복수 개의 레이더장치(R1, R2, …, Rn)는 GPS수신기(10)의 1PPS(Pulse Per Second)가 트리거로 설정되고, 상기 1PPS가 기준장치(RP) 사이에 배치되는 레이더장치(R1, R2, …, Rn)의 수(n)에 맞추어 시분할되어 기준장치(RP)와 가깝거나 또는 먼 위치부터 레이더장치(R1, R2, …, Rn)의 동작순서가 할당되며, 할당된 동작순서에 맞추어 RF신호가 송수신되도록 설정되고, 이를 통해 인접하는 레이더별 주파수 송수신 타이밍이 다르게 되어 신호 간섭이 방지(회피)되게 된다.

이러한 본 발명의 간섭 방지시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 GPS수신기(10), NMEA 파싱부(20), 1PPS 트리거 생성부(30), 장치식별자 생성부(40), 기준클럭 생성부(50), 송수신 타이밍 제어부(60), 디지털 신호처리부(70), RF송수신부(80)를 포함하여 구성될 수 있고, 이하에서는 본 발명의 위 구성들에 대하여 상세하게 설명한다.

GPS수신기(10)는 GPS위성에서 보내는 신호를 수신하는 장치로, 이러한 GPS신호를 통해 NMEA가 수신되게 된다.

여기서 NMEA(The National Marine Electronics Association)는 시간, 위치 방위 등의 정보를 전송하는 규격으로, 이러한 NMEA를 통해 시간, 위치 및 DOP 정보가 획득되게 된다.

NMEA 파싱부(20)는 GPS수신기(10)에서 수신되는 GPS신호로부터 NMEA 정보를 파싱(parsing)하여 필요한 정보를 추출하는 구성으로, 이러한 NMEA 파싱부(20)를 통해 GPS신호로부터 시간 정보 및 DOP(Dilution Of Precision, 정도 저하율) 정보가 추출되고, 이렇게 추출된 정보는 후술되는 장치식별자 생성부(40)로 전달되게 된다.

1PPS 트리거 생성부(30)는 GPS수신기(10)의 1PPS(Pulse Per Second)를 트리거 신호로 생성하는 구성으로, 이러한 1PPS 트리거 생성부(30)를 통해 생성된 트리거 신호는 후술되는 기준클럭 생성부(50)로 전달되게 된다.

장치식별자 생성부(40)는 NMEA 파싱부(20)를 통해 NMEA 정보로부터 위치정보와 DOP정보(Dilution Of Precision, 정도 저하율)를 획득하고, 이에 기초하여 레이더장치(R1, R2, …, Rn) 별로 식별자를 순차 부여하는 구성이다.

이때 도 2에 도시된 바와 같이 직선거리상 소정 수(n)의 레이더장치 사이에 기준 레이더 즉, 기준장치(RP)가 설정되고, 설정된 기준장치(RP) 사이의 레이더장치에 기준장치(RP)로부터 가까운 순서 또는 먼 순서대로 식별자(번호)가 할당되게 된다.

또한, 식별자는 GPS 정보나 기준장치(RP)의 거리 및 순서와 상관없이 설치 위치 및 인접 레이더와의 거리를 기반으로 장치운용자 및 관리자가 임의로 할당한 식별자가 장치의 메모리에 직접 프로그래밍되어 사용될 수 있다.

기준클럭 생성부(50)는 1PPS 트리거 생성부(30)와 장치식별자 생성부(40)를 통해 전달되는 정보에 기초하여 각 레이더장치(R1, R2, …, Rn) 별 시각을 동기화하는 구성이다.

이러한 기준클럭 생성부(50)는 동기화된 시각을 설정된 소정 시간 간격을 두고 재동기화 하도록 구성될 수 있고, 이를 통해 시간이 경과됨에 따라 동기화된 시각의 오차(지연시간)가 발생하는 것이 자동 보정되도록 구성될 수 있다.

송수신 타이밍 제어부(60)는 기준클럭 생성부(50)를 통해 설정된 시각을 기준으로 식별자 순서에 따라 송수신 시간을 부여하는 구성이다.

이러한 송수신 타이밍 제어부(60)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 1PPS 트리거 신호에 맞추어 시각이 동기화되고, 그런 다음 도 3(b, c)에 도시된 바와 같이 레이더장치(R1, R2, …, Rn)의 수(n)에 맞추어 1PPS가 시분할되며, 이렇게 분할된 시각에 맞추어 각각의 레이더장치(R1, R2, …, Rn)의 펄스반복주기(PRI)가 설정되고, 이에 의해 복수의 레이더장치(R1, R2, …, Rn) 별 송수신 타이밍이 서로 중복되지 않도록 설정되게 된다.

디지털 신호처리부(70)는 송수신 타이밍 제어부(60)를 통해 부여된 송수신 시간에 맞추어 아날로그 신호를 디지털 신호로 송수신 신호를 디지털 처리하는 구성이다.

RF송수신부(80)는 디지털 신호처리부(70)를 통해 디지털 신호로 변환된 시호를 RF신호로 송신하거나 또는 RF신호를 수신하는 구성이고, 이러한 RF송수신부(80)는 RF송신부와 RF수신부가 따로 구성될 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 간섭 방지시스템(1)은 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개의 레이더장치(R1, R2, …, Rn)에 각각 설치되는 GPS수신기(10)로부터 1PPS 및 NMEA정보를 수신하고(S10), 수신된 1PPS를 이용하여 시각동기를 위한 1PPS 트리거를 생성하며(S20), NMEA정보로부터 각 레이더장치별 식별자를 부여하고(S30), 부여된 식별자에 따라 시분할된 1PPS의 타이밍에 맞추어 송수신 타이밍이 설정된 다음, 해당 송수신 타이밍에 데이터를 송수신하도록 제어되게 된다(S40).

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 교통 레이더의 신호 간섭이 방지되므로 주파수 간섭으로 인한 레이더의 성능이 저하되는 문제가 해소되고, 이를 통해 지능형 교통 체계를 위한 교통감지 레이더 송수신의 정확성이 향상되게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

1: 간섭 방지시스템 10: GPS수신기
20: NMEA 파싱부 30: 1PPS 트리거 생성부
40: 장치식별자 생성부 50: 기준클럭 생성부
60: 송수신 타이밍 제어부 70: 디지털 신호처리부
80: RF송수신부 R1: 레이더1
R2: 레이더2 Rn: 레이더n
RP: 기준장치

Claims

인접 설치된 교통 레이더간의 신호 간섭을 방지하기 위한 간섭 방지시스템(1)에 있어서,
소정 간격마다 기준장치(RP)가 설정되는 복수 개의 레이더장치(R1, R2, …, Rn); 및
상기 복수 개의 레이더장치(R1, R2, …, Rn)에 각각 설치되는 GPS수신기(10);
를 포함하고,
상기 복수 개의 레이더장치(R1, R2, …, Rn)는,
상기 GPS수신기(10)의 1PPS(Pulse Per Second)가 트리거로 사용되며,
상기 1PPS는,
상기 기준장치(RP) 사이에 배치되는 상기 레이더장치(R1, R2, …, Rn)의 수(n)에 맞추어 시분할되고,
상기 시분할된 상기 1PPS에 맞추어 상기 기준장치(RP)와 가깝거나 또는 먼 위치부터 상기 레이더장치(R1, R2, …, Rn)의 동작순서가 할당된 다음, 할당된 동작순서에 맞추어 RF신호가 송수신되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 간섭 방지시스템(1)은,
상기 GPS수신기(10)에서 수신되는 NMEA 정보를 파싱하여 시간정보, 위치정보 및 DOP정보(정도 저하율)를 추출하는 NMEA 파싱부(20);
상기 GPS수신기(10)의 1PPS(Pulse Per Second)를 이용하여 트리거 신호를 생성하는 1PPS 트리거 생성부(30);
상기 NMEA 파싱부(20)를 통해 전달되는 위치정보 및 DOP정보(정도 저하율)에 기초하여 상기 레이더장치(R1, R2, …, Rn) 별로 식별자를 순차 부여하는 장치식별자 생성부(40);
상기 1PPS 트리거 생성부(30)와 상기 장치식별자 생성부(40)를 통해 생성된 정보에 기초하여 시각을 동기화하는 기준클럭 생성부(50);
상기 기준클럭 생성부(50)를 통해 설정된 시각을 기준으로 식별자 순서에 따라 송수신 시간을 부여하는 송수신 타이밍 제어부(60);
상기 송수신 타이밍 제어부(60)를 통해 부여된 송수신 시간에 맞추어 송수신 신호를 처리하는 상기 디지털 신호처리부(70); 및
상기 디지털 신호처리부(70)를 통해 RF신호가 송수신되도록 하는 RF송수신부(80);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 복수 개의 레이더장치(R1, R2, …, Rn)는,
상기 기준클럭 생성부(50)를 통해 소정 시간 간격을 두고 시각이 재동기화되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템.
인접 설치된 교통 레이더간의 신호 간섭을 방지하기 위한 간섭 방지방법에 있어서,
각각 GPS수신기(10)가 설치된 복수 개의 레이더장치(R1, R2, …, Rn) 중, 소정 간격마다 기준장치(RP)가 설정되고, 상기 GPS수신기(10)의 1PPS(Pulse Per Second)가 트리거 신호로 설정되며, 상기 1PPS를 시작 트리거로 하여 미리 설정된 PRI 시간마다 발생하는 시각동기 트리거 펄스(기준클럭)를 생성하여 모든 장치간의 동일한 시간에 발생하는 트리거 펄스(기준클럭)를 생성하고 생성된 시각동기 트리거 펄스와 펄스 사이를 상기 기준장치(RP) 사이에 배치되는 상기 레이더장치(R1, R2, …, Rn)의 수(n)에 맞추어 시분할한 다음, 상기 기준장치(RP)와 가깝거나 또는 먼 위치부터 상기 레이더장치(R1, R2, …, Rn)의 동작순서가 할당되고, 매번 시각동기 트리거 펄스가 발생될 때마다 다음 시각동기 트리거 펄스 사이에 n개의 레이더장치가 할당된 동작순서에 맞추어 서로 겹치는 시간 없이 RF신호가 송수신되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템을 이용한 인접 교통 레이더간 간섭 방지방법.
청구항 4에 있어서,
상기 복수 개의 레이더장치(R1, R2, …, Rn)는,
최소 1초 이상의 시간 간격을 두고 시각이 재동기화되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 인접 교통 레이더간 간섭 방지시스템을 이용한 인접 교통 레이더간 간섭 방지방법.