KR20240035140A - 레이더 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

레이더 신호 처리 방법 및 장치가 제공된다. 그 방법은 레이더 센서의 배열 안테나를 통해 수신된 레이더 신호로부터 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 시퀀스 신호를 추출하고, 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 위상 차이를 결정하고, 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 위상 차이를 결정하고, 제1 위상 차이를 이용하여 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 캐리어 주파수에 따른 제1 DOA 주파수를 결정하고, 제2 위상 차이를 이용하여 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 캐리어 주파수에 따른 제2 DOA 주파수를 결정하고, 제1 DOA 주파수와 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이를 이용하여 표적의 예비적 DOA를 추정하고, 제1 처프 시퀀스 신호로부터 측정된 표적의 비확정 DOA로부터 비확정 수에 따른 일정 주기의 간격을 갖는 비확정 DOA 후보들을 결정하고, 예비적 DOA에 기초하여 비확정 DOA 후보들로부터 표적의 최종 DOA를 선택하는 단계들을 포함할 수 있다.

Description

레이더 신호 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RADAR SIGNAL PROCESSING}
아래 실시예들은 레이더 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
첨단 운전자 보조 시스템(advanced driver assistance system, ADAS)는 차량의 내부 또는 외부에 탑재되는 센서들을 이용하여 운전자의 안전과 편의를 증진하고, 위험한 상황을 회피하고자 하는 목적으로 운전을 지원하는 시스템이다.
ADAS에서 이용되는 센서들은 카메라, 적외선 센서, 초음파 센서, 라이더(LiDAR) 및 레이더(Radar)를 포함할 수 있다. 이 중에서 레이더는 광학 기반 센서에 비해, 날씨와 같은 주변 환경의 영향을 받지 않고 차량 주변의 오브젝트를 안정적으로 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 방법은 레이더 센서의 배열 안테나를 통해 수신된 레이더 신호로부터 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 시퀀스 신호를 추출하는 단계; 상기 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 위상 차이를 결정하는 단계; 상기 배열 안테나의 상기 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 위상 차이를 결정하는 단계; 상기 제1 위상 차이를 이용하여 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 상기 제1 캐리어 주파수에 따른 제1 DOA(direction of arrival) 주파수를 결정하는 단계; 상기 제2 위상 차이를 이용하여 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 상기 제2 캐리어 주파수에 따른 제2 DOA 주파수를 결정하는 단계; 상기 제1 DOA 주파수와 상기 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이를 이용하여 표적의 예비적 DOA를 추정하는 단계; 상기 제1 처프 시퀀스 신호로부터 측정된 상기 표적의 비확정 DOA(ambiguous DOA)로부터 비확정 수(ambiguity number)에 따른 일정 주기의 간격을 갖는 비확정 DOA 후보들을 결정하는 단계; 및 상기 예비적 DOA에 기초하여 상기 비확정 DOA 후보들로부터 상기 표적의 최종 DOA를 선택하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치는 배열 안테나를 통해 레이더 신호를 수신하는 레이더 센서; 및 상기 레이더 신호로부터 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 시퀀스 신호를 추출하고, 상기 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 위상 차이를 결정하고, 상기 배열 안테나의 상기 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 위상 차이를 결정하고, 상기 제1 위상 차이를 이용하여 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 상기 제1 캐리어 주파수에 따른 제1 DOA(direction of arrival) 주파수를 결정하고, 상기 제2 위상 차이를 이용하여 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 상기 제2 캐리어 주파수에 따른 제2 DOA 주파수를 결정하고, 상기 제1 DOA 주파수와 상기 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이를 이용하여 표적의 예비적 DOA를 추정하고, 상기 제1 처프 시퀀스 신호로부터 측정된 상기 표적의 비확정 DOA(ambiguity DOA)로부터 비확정 수에 따른 일정 주기의 간격을 갖는 비확정 DOA 후보들을 결정하고, 상기 예비적 DOA에 기초하여 상기 비확정 DOA 후보들로부터 상기 표적의 최종 DOA를 선택하는, 프로세서를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 차량은 배열 안테나를 통해 레이더 신호를 수신하는 레이더 센서; 상기 레이더 신호로부터 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 시퀀스 신호를 추출하고, 상기 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 위상 차이를 결정하고, 상기 배열 안테나의 상기 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 위상 차이를 결정하고, 상기 제1 위상 차이를 이용하여 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 상기 제1 캐리어 주파수에 따른 제1 DOA(direction of arrival) 주파수를 결정하고, 상기 제2 위상 차이를 이용하여 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 상기 제2 캐리어 주파수에 따른 제2 DOA 주파수를 결정하고, 상기 제1 DOA 주파수와 상기 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이를 이용하여 표적의 예비적 DOA를 추정하고, 상기 제1 처프 시퀀스 신호로부터 측정된 상기 표적의 비확정 DOA(ambiguity DOA)로부터 비확정 수에 따른 일정 주기의 간격을 갖는 비확정 DOA 후보들을 결정하고, 상기 예비적 DOA에 기초하여 상기 비확정 DOA 후보들로부터 상기 표적의 최종 DOA를 선택하는, 프로세서; 및 상기 최종 DOA에 기초하여 차량을 제어하는 제어 계통을 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 통해 주변 환경을 인식하는 과정을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 레이더 센서의 구성을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 TDM에 따른 처프 반복 주기의 변화를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 배열 안테나 내 안테나 소자들의 예시적인 배치를 나타낸다.
도 6은 그래팅 로브가 없는 DOA 스펙트럼의 예시를 나타내고, 도 7은 그래팅 로브를 갖는 DOA 스펙트럼의 예시를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 레이더 센서의 수신 안테나 배열을 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 복수의 처프 시퀀스들을 이용한 레이더 신호 처리 동작을 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따른 비확정 DOA 후보들로부터 최종 DOA를 도출하는 과정을 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른 실제 DOA, 최종 DOA, 및 예비적 DOA의 분포를 나타낸다.
도 12는 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 13은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, "A 또는 B 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 통해 주변 환경을 인식하는 과정을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 레이더 센서(111)에서 수신된 레이더 신호를 분석하여 전방의 표적(target, 180)에 관한 정보(예: 거리(range), 속도(velocity), 방향(direction) 등)를 검출할 수 있다. 레이더 센서(111)는 레이더 신호 처리 장치(110)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 레이더 신호 처리 장치(110)는 레이더 센서(111)로부터 수신된 레이더 신호뿐 아니라 다른 센서(예: 이미지 센서 등)에서 수집된 데이터를 함께 고려하여 전방의 표적(180)에 관한 정보를 검출할 수도 있다. 레이더 데이터 처리의 분해능은 하드웨어 측면에서의 분해능 성능(resolving power performance) 및 소프트웨어 측면에서의 분해능 성능으로 구분될 수 있는데, 아래에서는 주로 소프트웨어 측면에서의 분해능 성능 개선을 설명한다.
참고로, 본 명세서에서 분해능(resolving power)은 아주 작은 차이를 분별해내는 기기의 능력, 예를 들어, 최소 단위 분별력으로서, "분해능=(분별 가능한 최소눈금단위)/(전체동작 범위)"으로 나타낼 수 있다. 기기의 분해능 수치(resolving power value)가 작을수록 해당 기기에 의해 정밀한 결과가 출력될 수 있다. 분해능 수치는 분해능 단위(resolving power unit)라고도 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기기의 분해능 수치가 작으면 기기는 보다 작은 단위를 분별할 수 있으므로, 보다 증가된 해상도(resolution)를 가지는 정밀도가 향상된 결과를 출력할 수 있다. 반대로, 기기의 분해능 수치가 크면 기기는 작은 단위를 분별할 수 없게 되므로, 보다 감소된 해상도를 가지는 정밀도가 저하된 결과를 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 도 1과 같이 차량에 탑재될 수 있다. 차량은 레이더 신호 처리 장치(110)에 의해 검출된 표적(180)까지의 거리에 기초하여, 적응형 순향 제어(Adaptive Cruise Control, ACC), 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB), 사각 지역 탐지(Blind Spot Detection, BSD), 차선 변경 보조(Lane Change Assistance, LCA) 등을 수행할 수 있다. 더 나아가, 레이더 신호 처리 장치(110)는 거리 검출 외에도 주변 맵(130)을 생성할 수 있다. 주변 맵(130)은 표적(180)과 같이 레이더 신호 처리 장치(110)의 주변에 존재하는 다양한 표적들의 위치를 나타내는 맵으로서, 주변의 표적은 차량 및 사람과 같은 동적 객체일 수도 있고, 가드레일 및 신호등과 같이 배경에 존재하는 정적 객체일 수도 있다.
주변 맵(130)을 생성하기 위한 방법으로 단일 스캔 이미지 방법이 사용될 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(110)가 센서로부터 단일 스캔 이미지(120)를 획득하고, 획득된 단일 스캔 이미지(120)로부터 주변 맵(130)을 생성하는 것이 단일 스캔 이미지 방법이다. 단일 스캔 이미지(120)는 단일 레이더 센서(111)에 의해 센싱된 레이더 신호로부터 생성된 이미지로서, 임의의 고도각(elevation angle)로부터 수신된 레이더 신호들이 지시하는 거리들을 비교적 높은 분해능으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 단일 스캔 이미지(120)에서 가로 축은 레이더 센서(111)의 스티어링 각도, 세로 축은 레이더 센서(111)로부터 표적(180)까지의 거리를 나타낼 수 있다. 다만, 단일 스캔 이미지의 형태를 도 1에 도시된 바로 한정하는 것은 아니고, 설계에 따라 다른 포맷(format)으로 표현될 수도 있다.
스티어링 각도는 레이더 신호 처리 장치(110)로부터 표적(180)을 향하는 타겟 방향에 대응하는 각도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 스티어링 각도는 레이더 신호 처리 장치(110)(또는, 레이더 처리 장치(110)를 포함하는 차량)의 진행 방향과 타겟 방향 사이의 각도일 수 있다. 참고로, 본 명세서에서 스티어링 각도는 주로 수평 각(horizontal angle)을 기준으로 설명하였으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 스티어링 각도는 고도 각에 대해서도 적용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 다중 레이더 맵(multi radar map)을 통해 표적(180)의 형상에 대한 정보를 획득할 수도 있다. 다중 레이더 맵은 복수의 레이더 스캔 이미지들의 결합으로부터 생성할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치(110)는 레이더 센서(111)의 이동에 따라 획득되는 레이더 스캔 이미지들을 시공간적으로 결합함으로써 주변 맵(130)을 생성할 수 있다. 주변 맵(130)은 레이더 이미지 맵의 일종일 수 있으며, 파일럿 주차(pilot parking) 등에 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 주변 맵(130)을 생성하기 위해 도래각(direction of arrival, DOA) 정보를 활용할 수 있다. DOA 정보는 표적으로부터 반사된 레이더 신호가 수신된 방향을 지시하는 정보를 의미한다. 레이더 신호 처리 장치(110)는 상술한 DOA 정보를 이용하여 레이더 센서(111)를 기준으로 표적이 존재하는 방향을 식별할 수 있다. 따라서 이러한 DOA 정보는 레이더 스캔 데이터 및 주변 맵을 생성하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)에 의해 생성된 표적(180)에 관한 거리, 속도, DOA, 맵 정보 등의 레이더 정보는 레이더 신호 처리 장치(110)가 장착된 차량을 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 차량의 제어는 ACC, AEB, BSD, LCA와 같은 차량의 속도, 조향 제어를 포함할 수 있다. 차량의 제어 계통(control system)은 레이더 정보를 직간접적으로 이용하여 차량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어느 표적의 도플러 속도가 측정된 경우, 제어 계통은 해당 표적을 따라가도록 차량을 가속하거나, 혹은 해당 표적과의 충돌을 방지하기 위해 차량을 제동할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 센서(210) 및 프로세서(220)를 포함할 수 있다. 레이더 센서(210)는 레이더 신호를 레이더 센서(210)의 외부로 방사(radiate)할 수 있고, 방사된 레이더 신호가 표적에 의해 반사된 신호를 수신할 수 있다. 방사된 레이더 신호는 레이더 전송 신호로, 수신된 신호는 레이더 수신 신호로 지칭될 수 있다. 레이더 전송 신호는 주파수 변조 모델에 기초하여 캐리어 주파수가 변조된 처프(chirp) 신호를 포함할 수 있다. 레이더 전송 신호의 주파수는 미리 정해진 대역 안에서 변할 수 있다. 예를 들어, 레이더 전송 신호의 주파수는 미리 정해진 대역 안에서 선형적으로 변할 수 있다.
레이더 센서(210)는 배열 안테나를 포함할 수 있고, 배열 안테나를 통해 레이더 전송 신호를 전송하고 레이더 수신 신호를 수신할 수 있다. 배열 안테나는 복수의 안테나 소자(antenna element)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 안테나 소자들을 통해 다중입출력(multiple input multiple output, MIMO)이 구현될 수 있다. 이때, 복수의 안테나 소자들에 의해 복수의 MIMO 채널들이 형성될 수 있다. 예를 들어, M개의 송신 안테나 소자들 및 N개의 수신 안테나 소자들을 통해 M x N개의 가상 안테나들에 대응하는 복수의 채널들이 형성될 수 있다. 여기서, 각 채널을 통해 수신된 레이더 수신 신호들은 수신 방향에 따라 서로 다른 위상을 가질 수 있다.
레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호에 기초하여, 레이더 데이터가 생성될 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서(210)는 주파수 변조 모델에 기초하여 배열 안테나를 통해 레이더 전송 신호를 전송하고, 레이더 전송 신호가 표적에 의해 반사되면 배열 안테나를 통해 레이더 수신 신호를 수신하고, 레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호에 기초하여 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 신호를 생성할 수 있다. 중간 주파수 신호는 레이더 전송 신호의 주파수와 레이더 수신 신호의 주파수 간의 차이에 대응하는 주파수를 가질 수 있다. 프로세서(220)는 중간 주파수 신호에 관한 샘플링 동작을 수행할 수 있고, 샘플링 결과를 통해 레이더 데이터를 생성할 수 있다. 레이더 데이터는 중간 주파수의 원시 데이터(raw data)에 해당할 수 있다.
프로세서(220)는 레이더 데이터에 기초하여 표적에 관한 정보를 생성하고 이를 이용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 레이더 데이터에 기초하여 거리 FFT(range FFT(fast Fourier transform)), 도플러 FFT(Doppler FFT), CFAR(constant false alarm rate detection), DOA 추정 등을 수행하고, 거리, 속도, 방향 등의 표적에 관한 정보를 획득할 수 있다. 이와 같은 표적에 관한 정보는ACC, AEB, BSD, LCA와 같은 다양한 응용(application)을 위해 제공될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 레이더 센서의 구성을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 레이더 센서(310)는 처프 전송기(chirp transmitter, 311), 듀플렉서(312), 안테나(313), 주파수 믹서(314), 증폭기(315), 및 레이더 신호 처리기(316)를 포함할 수 있다. 레이더 신호 처리기(316)는 도 2의 프로세서(220)에 대응할 수 있다. 이 경우, 레이더 신호 처리기(316)는 프로세서(220)와 같이 레이더 센서(310)의 외부에 위치할 수 있다. 레이더 센서(310)는 안테나(313)를 통해 신호를 방사하고, 안테나(313)를 통해 신호를 수신할 수 있다. 도 3에 안테나(313)는 하나로 도시되어 있으나, 안테나(313)는 적어도 하나의 송신 안테나 소자 및 적어도 하나의 수신 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나(313)는 배열 안테나에 해당할 수 있다. 일례로, 안테나(313)는 3개 이상의 수신 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 이때, 수신 안테나 소자들은 동일한 간격으로 이격될 수 있다.
레이더 센서(310)는 예를 들어, mmWave 레이더일 수 있고, 방사된 전기파가 표적에 반사되어 되돌아오는 시간인 ToF(time of flight)와 레이더 신호의 파형의 변화를 분석해 표적까지의 거리를 측정할 수 있다. 참고로, mmWave 레이더는 카메라를 비롯한 광학 기반 센서에 비해 안개, 비 등 외부 환경 변화에 무관하게 전방을 감지할 수 있다. 또한, mmWave 레이더는 라이다(LiDAR)에 비해 비용대비 성능이 뛰어나므로, 상술한 카메라의 단점을 보완할 수 있는 센서 중 하나이다. 예를 들어, 레이더 센서(310)는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더로 구현될 수 있다. FMCW 레이더는 외부 노이즈에 강인한 특성을 가질 수 있다.
처프 전송기(311)는 시간에 따라 주파수가 변하는, 주파수 변조 신호(FM signal, 302)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 처프 전송기(311)는 주파수 변조 모델(301)의 주파수 변조 특성에 따라 주파수 변조함으로써, 주파수 변조 신호(302)를 생성할 수 있다. 주파수 변조 신호(302)는 처프 신호라고도 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 주파수 변조 모델(301)은 임의의 레이더 전송 신호에 있어서 주어진 전송 시간 동안의 캐리어 주파수의 변화를 지시하는 모델을 나타낼 수 있다. 주파수 변조 모델(301)의 세로 축은 캐리어 주파수, 가로 축은 시간을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 주파수 변조 모델(301)은 캐리어 주파수를 선형적으로 변화(예: 선형적인 증가, 또는 선형적인 감소)시키는 주파수 변조 특성을 가질 수 있다. 다른 예를 들어, 주파수 변조 모델(301)은 캐리어 주파수를 비선형적으로 변화시키는 주파수 변조 특성을 가질 수 있다.
도 3의 주파수 변조 모델(301)은 시간에 따라 주파수를 선형적으로 증가시키는 주파수 변조 특성을 가지는 것으로 도시되어 있다. 처프 전송기(311)는 주파수 변조 모델(301)에 따른 캐리어 주파수를 가지는 주파수 변조 신호(302)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 주파수 변조 신호(302)는 일부 구간에서는 점진적으로 캐리어 주파수가 증가하는 파형을 나타낼 수 있고, 나머지 구간에서는 점진적으로 캐리어 주파수가 감소하는 파형을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 처프 전송기(311)는 복수의 주파수 변조 모델들(301, 303)을 이용하여 주파수 변조 신호(302)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 처프 전송기(311)는 주파수 변조 모델(301)과 주파수 변조 모델(303)을 번갈아 이용하여 주파수 변조 신호(302)를 생성할 수 있다. 이 경우, 주파수 변조 신호(302)는 주파수 변조 모델(301)에 따른 처프 시퀀스 신호 구간과 주파수 변조 모델(303)에 따른 처프 시퀀스 신호 구간을 번갈아 포함할 수 있다. 주파수 변조 모델(301)의 처프와 주파수 변조 모델(303)의 처프 간에는 차이 값(fshift)만큼의 주파수 차이가 있을 수 있다.
처프 전송기(311)는 주파수 변조 신호(302)를 듀플렉서(312)로 전달할 수 있다. 듀플렉서(312)는 안테나(313)를 통한 신호의 송신 경로 및 수신 경로를 결정할 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서(310)가 주파수 변조 신호(302)를 방사하는 동안, 듀플렉서(312)는 처프 전송기(311)로부터 안테나(313)까지의 신호 경로를 형성할 수 있고, 형성된 신호 경로를 통해 주파수 변조 신호(302)를 안테나(313)로 전달한 후 외부로 방사할 수 있다. 레이더 센서(310)가 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 동안, 듀플렉서(312)는 안테나(313)로부터 레이더 신호 처리기(316) 까지의 신호 경로를 형성할 수 있다. 안테나(313)는 방사된 신호가 장애물에 도달 후 반사되어 되돌아온 수신 신호를 수신할 수 있고, 레이더 센서(310)는 안테나(313)로부터 레이더 신호 처리기(316)까지의 신호 경로를 통해 수신 신호를 레이더 신호 처리기(316)로 전달할 수 있다. 안테나(313)를 통해 방사되는 신호를 레이더 전송 신호, 안테나(313)를 통해 수신되는 신호를 레이더 수신 신호라고 나타낼 수 있다.
주파수 믹서(314)는 표적으로부터 반사되어 수신된 레이더 수신 신호의 주파수(308)와 레이더 전송 신호의 주파수(307)를 비교할 수 있다. 참고로, 레이더 전송 신호의 주파수(307)는 주파수 변조 모델(301)에 의해 지시되는 캐리어 주파수 변화에 따라 변화할 수 있다. 주파수 믹서(314)는 레이더 수신 신호의 주파수(308)와 레이더 전송 신호의 주파수(307) 간의 주파수 차이에 해당하는 비트 주파수(beat frequency)를 검출할 수 있다. 레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호 간의 주파수 차이는, 도 3에 도시된 그래프(309)에서, 주파수 변조 모델(301)에서 캐리어 주파수가 시간 축을 따라 선형적으로 증가하는 구간 동안 일정한(constant) 차이를 나타낼 수 있고, 레이더 센서(310) 및 표적 간의 거리에 비례한다. 따라서, 레이더 센서(310) 및 표적 간의 거리는 레이더 전송 신호 및 레이더 수신 신호 간의 주파수 차이로부터 도출(derive)될 수 있다. 주파수 믹서(314)를 통해 검출된 비트 주파수 신호는 증폭기(315)를 거쳐 레이더 신호 처리기(316)로 전달할 수 있다.
비트 주파수 신호는 아래 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 1에서 α는 경로 손실 감쇠(path loss attenuation), φ0는 위상 오프셋, fc는 캐리어 주파수, td는 왕복 지연(round-trip delay), B는 전송된 처프의 스위프 대역폭(sweep bandwidth), Tc는 처프 듀레이션을 나타낼 수 있다. φ0는 DC 상수(direct current constant) 값일 수 있다. Tc는 그래프(309)의 Tchirp와 동일한 값을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면 복수의 레이더 센서들이 차량의 여러 부위에 설치될 수 있고, 복수의 레이더 센서들에 의해 센싱된 정보를 기초로 레이더 신호 처리 장치가 차량의 전방위(all direction)에 대한 표적까지의 거리, 방향, 및 상대 속도를 계산할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 차량에 탑재될 수 있으며, 계산된 정보들을 이용하여 주행에 도움이 되는 다양한 기능(예: ACC, AEB, BSD, LCA 등)을 제공할 수 있다.
복수의 레이더 센서들 각각은, 주파수 변조 모델에 기초하여 주파수 변조된 처프 신호를 포함하는 레이더 전송 신호를 외부로 방사하고, 표적으로부터 반사된 신호를 수신할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치의 프로세서는, 방사된 레이더 전송 신호 및 수신된 레이더 수신 신호 간의 주파수 차이로부터 복수의 레이더 센서들 각각으로부터 표적까지의 거리를 결정할 수 있다. 또한, 레이더 센서(310)가 복수의 채널들로 구성되는 경우, 레이더 신호 처리 장치의 프로세서는 레이더 데이터의 위상 정보를 이용하여 표적으로부터 반사된 레이더 수신 신호의 DOA을 도출할 수 있다.
레이더 센서(310)는 다양한 응용의 넓은 시야각(Field of View, FoV) 및 고해상도(High Resolution, HR) 요구에 맞추어 넓은 대역폭을 사용하고 MIMO 방식을 채택할 수 있다. 넓은 대역폭을 통해 거리 해상도가 증가될 수 있고, MIMO 방식을 통해 각도 해상도가 증가될 수 있다. 거리 해상도는 표적에 관한 거리 정보를 얼마나 작은 단위로 분별할 수 있는지 나타낼 수 있고, 각도 해상도는 표적에 관한 DOA 정보를 얼마나 작은 단위로 분별할 수 있는지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서(210)는 200MHz, 500MHz, 1GHz와 같은 협대역 대신 4GHz, 5GHz, 7GHz와 같은 광대역을 사용할 수 있다.
MIMO 방식이 사용되는 경우 각 채널의 신호가 서로 구분될 필요가 있고, 신호 구분에 TDM(time division multiplexing), FDM(frequency division multiplexing), CDM(code division multiplexing) 등이 이용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 레이더 센서(310)는 TDM을 통해 MIMO에 따른 각 송신 안테나의 송신 신호를 구분할 수 있다. TDM에 따르면 송신 안테나들이 교대로 송신 신호를 전송해야 하므로, 각 송신 신호에서 캐리어 주파수의 상승 구간의 시간 길이, 다시 말해 처프 반복 주기(repetition period)가 길어질 수 있다. 이는 확정적으로(unambiguosly) 측정 가능한 도플러 속도 및/또는 도플러 주파수의 범위의 감소를 초래할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 TDM에 따른 처프 반복 주기의 변화를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 처프 시퀀스(410)는 제1 서브 처프 시퀀스(411) 및 제2 서브 처프 시퀀스(412)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 처프 시퀀스(411)는 MIMO 배열 안테나의 제1 송신 안테나 소자의 송신 신호에 적용될 수 있고, 제2 서브 처프 시퀀스(412)는 제2 송신 안테나 소자의 송신 신호에 적용될 수 있다. 도 4에서 TC는 제1 서브 처프 시퀀스(411)의 처프 듀레이션(chirp duration)을 나타내고, Tr은 제1 서브 처프 시퀀스(411)의 반복 주기(repetition period)를 나타낸다.
처프 시퀀스 파형을 이용한 방식에서 측정 가능한 도플러 속도의 범위는 처프 반복 주기에 의해 제한될 수 있다. 측정 가능한 도플러 주파수의 최대 값은 아래 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 2에서 fD,max는 확정적으로 측정 가능한 도플러 주파수의 최대 값을 나타낸다. 확정적으로 측정 가능한 도플러 주파수의 최대 범위는 -fD,max 내지 fD,max로 나타낼 수 있다. 수학식 2에 나타난 것처럼 fD,max는 Tr에 의존적이다. 도플러 속도와 도플러 주파수 간의 관계를 나타내는 아래 수학식 3에 따르면 아래 수학식 4가 도출된다.
수학식 3에서 fD는 도플러 주파수, λ는 파장(wave length), v는 도플러 속도를 나타낸다. 수학식 4에서 vD,max는 확정적으로 측정 가능한 도플러 속도의 최대 값을 나타낸다. 확정적으로 측정 가능한 도플러 속도의 최대 범위는 -vD,max 내지 vD,max로 나타낼 수 있다. 최대 값이 갖는 의미에 따라 수학식 2 및 수학식 3을 통해 수학식 4를 도출하는 과정에서 부호는 생략될 수 있다. 또한, 도플러 속도와 도플러 주파수는 수학식 3을 통해 서로 변환될 수 있으므로, 도플러 속도 및 도플러 주파수 중 어느 하나에 관한 설명은 허용되는 범위에서 나머지 하나에도 적용될 수 있다.
만약 레이더 송신 신호가 제1 서브 처프 시퀀스(411)만 이용한다면 레이더 송신 신호의 처프 반복 주기는 TC일 수 있다. 이와 달리, 레이더 송신 신호가 TDM의 구현을 위해 제1 서브 처프 시퀀스(411) 및 제2 서브 처프 시퀀스(412)를 모두 이용한다면 레이더 송신 신호의 처프 반복 주기는 Tr일 수 있다. 이 경우, 처프 반복 주기의 증가에 의해 확정적으로 측정 가능한 도플러 속도의 범위가 감소할 수 있다. 예를 들어, Tr이 TC의 2배인 경우, 도플러 속도의 측정 가능 범위는 1/2로 줄어들 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 배열 안테나 내 안테나 소자들의 예시적인 배치를 나타낸다. 도플러 비확정성(Doppler ambiguity)는 에일리어싱 효과(aliasing effect)에 기인할 수 있다. 이와 유사하게, 안테나 소자 배치에 따라 에일리어싱 효과가 발생할 수 있다. 에일리어싱 효과는 DOA 비확정성 및 그래팅 로브(grating lobe)를 유발할 수 있다.
도 5를 참조하면, 배열 안테나(500)는 안테나 소자들(A_TX1, A_TX2, E_TX1, E_TX2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 소자들(A_TX1, A_TX2)은 방위 각(azimuth angle)의 측정을 위한 송신 안테나 소자에 해당할 수 있고, 안테나 소자들(E_TX1, E_TX2)은 고도 각(elevation angle) 또는 방위 각(azimuth angle)의 측정을 위한 수신 안테나 소자에 해당할 수 있다. 도 5에 별도로 도시되지 않았으나, 배열 안테나(500)는 방위 각의 측정을 위한 수신 안테나 소자들, 고도 각의 측정을 위한 수신 안테나 소자들과 같은, 추가적인 안테나 소자들을 더 포함할 수 있다.
안테나 소자들(A_TX1, A_TX2)은 간격(A_g)만큼 떨어져 배치될 수 있고, 안테나 소자들(E_TX1, E_TX2)은 간격(E_g)만큼 떨어져 배치될 수 있다. 간격들(A_g, E_g)의 적어도 일부는 캐리어 주파수의 반파장(half-wavelength)보다 넓을 수 있다. 예를 들어, 배열 안테나(500)는 일정한 조건을 만족하는 비균일 배열(non-uniform array)에 해당할 수 있고, 안테나 소자들(A_TX1, A_TX2)은 방위 각 방향의 안테나 소자들 중 가장 가깝게 배치된 이웃 안테나 소자 쌍에 해당할 수 있고, 안테나 소자들(E_TX1, E_TX2)은 고도 각 방향의 안테나 소자들 중 가장 가깝게 배치된 이웃 안테나 소자 쌍에 해당할 수 있다. 이때, 간격들(A_g, E_g)의 적어도 일부가 캐리어 주파수의 반파장보다 넓을 수 있고, 이러한 배열 안테나(500)의 배치에 따라 DOA 스펙트럼에 에일리어싱 현상에 의한 그래팅 로브(grating lobe)가 발생할 수 있다.
최근 첨단 운전자 보조 시스템(advanced driver assistance system, ADAS)나 자율 주행(autonomous driving, AD)과 같은 응용 분야에서 고도 각 방향의 DOA 측정에 대한 요구가 있다. 다만, 고도 각 방향에 비해 방위 각 방향에 더 많은 정보가 있을 수 있고, 안테나 소자들이 방위 각 방향에 더 촘촘하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 고도 각 방향의 안테나 소자들 사이의 간격이 벌어질 수 있고, 고도 각 방향의 DOA 스펙트럼에 그래팅 로브가 발생할 수 있다. 그래팅 로브는 DOA 추정 정확도를 떨어뜨릴 수 있고, 표적의 DOA 추정 결과에 심각한 오류를 초래할 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 시 상단의 신호등이 정면에 있는 것으로 오인하여 차량을 긴급 제동하는 결과를 초래할 수 있다.
도 6은 그래팅 로브가 없는 DOA 스펙트럼의 예시를 나타내고, 도 7은 그래팅 로브를 갖는 DOA 스펙트럼의 예시를 나타낸다. 예를 들어, 도 6의 DOA 스펙트럼(600)은 방위 각 방향의 안테나 소자들에 의해 측정된 안테나 신호로부터 도출될 수 있고, 갖는 도 7의 DOA 스펙트럼(700)은 고도 각 방향의 안테나 소자들에 의해 측정된 안테나 신호로부터 도출될 수 있다. 이때, 방위 각 방향의 안테나 소자들은 캐리어 주파수의 반파장보다 좁은 간격으로 배치될 수 있다. 고도 각 방향의 안테나 소자들은 캐리어 주파수의 반파장보다 넓은 간격으로 배치된 적어도 하나의 이웃 안테나 소자 쌍을 포함할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 레이더 센서의 수신 안테나 배열을 나타낸다. 위의 수학식 1의 비트 주파수 신호의 왕복 지연 성분을 더 세부적으로 분석하면 아래 수학식 5가 도출될 수 있다.
수학식 5에서 R은 안테나 소자와 표적 간의 거리, R0는 레이더 센서와 표적 간의 거리, Rθ는 레이더 센서의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 추가 거리, c는 빛의 속도, d는 안테나 소자들 간의 간격을 나타낸다. 수학식 5에 따르면 왕복 지연 성분은 거리 성분(td,0)과 DOA 성분(td,θ)으로 분해될 수 있다. 수학식 1은 왕복 지연 성분의 거리 성분(td,0)과 DOA 성분(td,θ)에 기초하여 아래 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
각 안테나 소자 별로 비트 주파수 신호의 주파수 분석(예: 푸리에 변환(Fourier transform))을 통해 Φt(td,0) 성분을 검출하여 표적까지의 거리가 도출될 수 있다. 안테나 소자들 간의 위상 변화로부터 Φ0 성분의 세 번째 텀(2πfctd,θ)을 검출하여 DOA가 추정될 수 있다.
레이더 데이터의 위상 정보는, 레이더 센서가 복수의 수신 채널들을 포함하는 경우, 각 수신 채널을 통해 수신된 신호가 갖는 위상 및 기준 위상 간의 위상 차이(phase difference)를 나타낼 수 있다. 기준 위상은 임의의 위상일 수도 있고, 복수의 수신 채널 중 한 수신 채널의 위상으로 설정될 수도 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 한 수신 안테나 소자에 대해, 해당 수신 안테나 소자에 인접한 수신 안테나 소자의 위상을 기준 위상으로 설정할 수 있다.
또한, 레이더 신호 처리 장치는 레이더 데이터로부터 레이더 센서의 수신 채널 개수에 대응하는 차원(dimension)의 레이더 벡터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 4개의 수신 채널이 포함된 레이더 센서의 경우 레이더 신호 처리 장치는 각 수신 채널에 대응하는 위상 값을 포함하는 4차원의 레이더 벡터를 생성할 수 있다. 각 수신 채널에 대응하는 위상 값은, 상술한 위상 차이를 나타내는 수치(numerical value)일 수 있다.
도 8은 레이더 센서의 수신 안테나 배열(810)이 제1 수신 안테나 소자(811), 제2 수신 안테나 소자(812), 제3 수신 안테나 소자(813), 및 제4 수신 안테나 소자(814)를 포함하는 예시를 나타낸다. 어느 송신 안테나 소자를 통해 방사된 레이더 신호는 표적에 의해 반사된 후, 4개의 수신 안테나 소자들(811 내지 814)을 통해 수신될 수 있다. 제1 수신 안테나 소자(811)에서 수신되는 신호의 위상이 기준 위상으로 설정될 수 있다. 동일한 표적에 의해 반사된 레이더 반사 신호(808)가 수신 안테나 배열(810)에서 수신될 때, 표적으로부터 제1 수신 안테나 소자(811)까지의 거리 및 표적으로부터 제2 수신 안테나 소자(812)까지의 거리 간의 추가 거리(additional distance) △는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 7에서 θ는 표적으로부터 레이더 반사 신호(808)가 수신되는 DOA, d는 수신 안테나 소자들(811 내지 814) 간의 간격을 나타낼 수 있다. 이때, 위상 차이는 아래 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 8에서 Φd,θ(n)은 n번째 안테나 소자의 중간 주파수 중에 DOA에 의한 위상 차이, c는 빛의 속도를 나타낸다. 수학식 8은 균일 선형 배열(uniform linear array)에 적용될 수 있다. 비균일 배열의 경우 안테나 소자의 위치에 따라 n값이 조정될 수 있다. 수학식 8은 아래 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 9에서 λ는 캐리어 주파수의 파장을 나타낸다. 반파장은 2/λ로 나타낼 수 있다. 수학식 9에 따르면 d>(2/λ)인 경우 안테나 소자들 간의 위상 차이를 나타내는 Φd,θ(n)와 DOA를 나타내는 θ 사이에 일대일 관계가 아닌 일대다 관계가 형성될 수 있고, DOA 스펙트럼에 에일리어싱 효과에 따른 그래팅 로브가 발생할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 복수의 처프 시퀀스들을 이용한 레이더 신호 처리 동작을 나타낸다. 레이더 신호 처리 장치는 다양한 캐리어 주파수들의 레이더 신호를 이용하여 앞서 언급한 에일리어싱 효과 및 그래팅 로브를 회피할 수 있다. 도 9를 참조하면, 처프 시퀀스(910)는 제1 서브 처프 시퀀스(911) 및 제2 서브 처프 시퀀스(912)를 포함할 수 있다. 제1 서브 처프 시퀀스(911)는 제1 캐리어 주파수(fc1)에 기초할 수 있고, 제2 서브 처프 시퀀스(912)는 제2 캐리어 주파수(fc2)에 기초할 수 있다. 처프 시퀀스(910)는 제1 캐리어 주파수(fc1)에 기초한 제1 처프 성분 및 제2 캐리어 주파수(fc2)에 기초한 제2 처프 성분을 교번하여 포함할 수 있다.
레이더 센서의 배열 안테나를 통해 레이더 신호가 수신될 수 있고, 레이더 신호는 처프 시퀀스(910)에 따른 주파수 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 처프 시퀀스(910)에 따른 레이더 신호는 배열 안테나의 어느 하나의 송신 안테나 소자를 통해 송신된 송신 신호가 표적에 의해 반사되어 배열 안테나의 어느 하나의 수신 안테나 소자를 통해 수신된 것일 수 있다. 레이더 신호는 제1 캐리어 주파수(fc1)의 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수(fc2)의 제2 처프 시퀀스 신호를 포함할 수 있다. 제1 처프 시퀀스 신호는 제1 서브 처프 시퀀스(911)에 대응할 수 있고, 제2 처프 시퀀스 신호는 제2 서브 처프 시퀀스(912)에 대응할 수 있다. 레이더 신호는 제1 캐리어 주파수(fc1)의 제1 처프 성분 및 제2 캐리어 주파수(fc2)의 제2 처프 성분을 교번하여 포함할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치는 제1 처프 시퀀스 신호에 대한 제1 주파수 변환(921)을 수행하여 제1 거리-도플러 맵(range-Doppler map, 930)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 주파수 변환(921)은 거리(range) 기준의 제1 푸리에 변환(Fourier transform) 및 도플러 주파수 기준의 제2 푸리에 변환을 포함하는 2차원 푸리에 변환일 수 있다. 여기서, 제1 푸리에 변환은 거리 FFT일 수 있고, 제2 푸리에 변환은 도플러 FFT일 수 있고, 2차원 푸리에 변환은 2차원 FFT일 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 제1 처프 시퀀스 신호에 기초하여 거리 FFT를 수행할 수 있고, 거리 FFT의 결과에 기초하여 도플러 FFT를 수행할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치는 제1 거리-도플러 맵(930)에서 표적 셀들(931 내지 933)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 제1 거리-도플러 맵(930)에 관한 CFAR를 통해 표적 셀들(931 내지 933)을 검출할 수 있다. CFAR는 임계치 설정(thresholding) 기반의 검출 기법이다. 이하, 표적 셀들(931 내지 933) 중에 제1 표적 셀(931)에 대응하는 제1 표적의 도플러 속도를 결정하는 동작을 설명하겠으나, 이러한 동작은 다른 표적 셀들(932 및 933)의 표적들에도 적용될 수 있다.
레이더 신호 처리 장치는 제1 표적 셀(931)에 대응하는 레이더 신호의 레이더 데이터를 이용하여 DOA 추정 동작을 수행할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 제1 처프 시퀀스 신호에 기초한 DOA 추정 동작을 통해 제1 표적의 제1 비확정 DOA(ambiguous DOA)를 추정할 수 있다. 예를 들어, DOA 추정 동작은 알려진 레이더 신호 처리 방식에 따라 수행될 수 있다. 제1 비확정 DOA는 에일리어싱 효과에 따른 비확정성을 가질 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 위상 차이를 결정하고, 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 위상 차이를 결정할 수 있다. 각 위상 차이는 수학식 8 및/또는 수학식 9에 기초하여 결정될 수 있다. n, d, fc, c, λ는 알려진 값(known value)이고, θ로 제1 비확정 DOA가 이용될 수 있다. 여기서, 안테나 소자들 간의 간격은 d 또는 n*d를 의미할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치는 제1 위상 차이를 이용하여 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 캐리어 주파수(fc1)에 따른 제1 DOA 주파수를 결정하고, 제2 위상 차이를 이용하여 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 캐리어 주파수(fc2)에 따른 제2 DOA 주파수를 결정할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 제1 DOA 주파수와 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이를 결정할 수 있다. 주파수 차이는 아래 수학식 10을 통해 결정될 수 있다.
수학식 10에서 Δfθ는 주파수 차이, fθ1,amb는 제1 DOA 주파수, fθ2,amb는 제2 DOA 주파수를 나타낼 수 있다. DOA 주파수는 DOA를 주파수로 환산한 값에 해당할 수 있다. 위의 수학식 9는 아래 수학식 11과 같이 나타낼 수 있고, 우변이 DOA 주파수에 해당할 수 있다. 수학식 10 및 수학식 11에서 θ는 실제 DOA, 다시 말해 θGT로 가정할 수 있다. 이로 인해 fθ1,amb 및 fθ2,amb는 비확정성을 가질 수 있다. 수학식 10에서 λ1은 제1 캐리어 주파수(fc1)에 따른 파장, λ2는 제2 캐리어 주파수(fc2)에 따른 파장을 나타낼 수 있다.
제1 DOA 주파수 및 제2 DOA 주파수는 수학식 11의 좌변에 안테나 소자 식별자 n 및 위상 차이 Φd,θ(n)를 대입하여 도출될 수 있다. 각 DOA 주파수는 각 캐리어 주파수의 파장에 의존적일 수 있다. 캐리어 주파수에 따라 파장이 달라지는 특성에 기초하여 주파수 차이 Δfθ가 결정될 수 있고, 아래 수학식 12와 같이 주파수 차이 Δfθ를 이용하여 예비적 DOA가 추정될 수 있다.
수학식 12에서 θest는 예비적 DOA를 나타낸다. 레이더 신호 처리 장치는 주파수 차이 Δfθ를 이용하여 제1 표적의 예비적 DOA θest를 추정할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치는 제1 DOA 주파수와 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이 Δfθ, 빛의 속도 c, 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격 d, 및 제1 캐리어 주파수와 제2 캐리어 주파수 간의 주파수 차이 fshift에 기초하여 예비적 DOA θest를 추정할 수 있다. 주파수 차이 Δfθ를 이용함에 따라 에일리어싱 효과의 해소로 인한 확정성을 가질 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 비확정 DOA 후보들로부터 최종 DOA를 도출하는 과정을 나타낸다. 예비적 DOA는 DOA 알고리즘의 방향성 벡터(directional vector)의 디멘전 크기에 반비례하는 이산화 에러(quantization error)를 가질 수 있다. 이러한 이산화 에러는 레이더 신호로부터 DOA를 계산하는 DOA 알고리즘의 적용 시 주파수 분석을 위한 FFT 연산 및/또는 매트릭스 연산 과정에서 발생할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 비확정성을 갖지만 이산화 에러를 갖지 않는 비확정 DOA 후보들을 결정하고, 확정성을 갖는 예비적 DOA에 기초하여 비확정 DOA 후보들로부터 최종 DOA를 선택할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치는 제1 처프 시퀀스 신호로부터 측정된 표적의 비확정 DOA로부터 비확정 수(ambiguity number)에 따른 일정 주기의 간격을 갖는 비확정 DOA 후보들을 결정할 수 있다. 주기 및/또는 비확정 DOA 후보들은 미리 정해진 수식 또는 미리 정해진 수치 테이블로부터 도출될 수 있다. 레이더 신호는 제1 캐리어 주파수에 따른 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수에 따른 제2 처프 시퀀스 신호를 포함할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 제1 처프 시퀀스 신호에 기초한 DOA 추정 동작을 통해 제1 표적의 제1 비확정 DOA(ambiguous DOA)를 추정할 수 있다. 제1 비확정 DOA 대신 제2 처프 시퀀스 신호에 따른 제2 비확정 DOA가 이용되는 것도 가능하다. 최종 DOA는 아래 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 13에서 θunamb는 최종 DOA, θq,amb는 비확정 DOA 후보, θest는 예비적 DOA, q는 비확정 수를 나타낸다. θq,amb는 비확정 DOA(제1 비확정 DOA 또는 제2 비확정 DOA)로부터 일정 주기로 반복될 수 있다. 예를 들어, 도 10의 DOA 스펙트럼(1010)은 원본 스펙트럼(1011)의 반복을 통해 도출될 수 있다. 원본 스펙트럼(1011)의 피크는 비확정 DOA 값(1022)에 대응할 수 있고, 원본 스펙트럼(1011)의 반복에 따른 DOA 스펙트럼(1010)의 피크들은 비확정 DOA 후보 값들(1020)에 대응할 수 있다. 실제 DOA는 비확정 DOA 후보 값(1021)에 해당할 수 있다. 비확정 DOA 값(1022)의 비확정성으로 인해 비확정 DOA 값(1022)과 실제 DOA가 일치하지 않을 수 있다. DOA 스펙트럼(1020)은 예비적 DOA를 나타낸다.
실제 DOA는 예비적 DOA를 이용한 선택 동작을 통해 찾아질 수 있다. 레이더 신호 처리 장치는 비확정 DOA 후보 값들(1020) 중 예비적 DOA에 가장 가까운 것을 표적의 최종 DOA로 선택할 수 있다. 이때, DOA 후보 값들(1020) 중 예비적 DOA와의 차이가 가장 작은 실제 DOA가 표적의 최종 DOA로 선택될 수 있다. 최종 DOA는 확정적 특성을 갖고, 이산화 에러를 포함하지 않을 수 있다. 예비적 DOA와 최종 DOA 간에는 이산화 에러에 대응하는 차이가 존재할 수 있다. 도 11은 일 실시예에 따른 실제 DOA, 최종 DOA, 및 예비적 DOA의 분포를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 그래프(1100)에서 예비적 DOA θest는 이산화 에러를 갖지만, 최종 DOA θunamb는 이산화 에러를 갖지 않는 것이 확인될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 도 12를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치는 단계(1210)에서 레이더 센서의 배열 안테나를 통해 수신된 레이더 신호로부터 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 시퀀스 신호를 추출하고, 단계(1220)에서 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 위상 차이를 결정하고, 단계(1230)에서 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 위상 차이를 결정하고, 단계(1240)에서 제1 위상 차이를 이용하여 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 캐리어 주파수에 따른 제1 DOA 주파수를 결정하고, 단계(1250)에서 제2 위상 차이를 이용하여 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 캐리어 주파수에 따른 제2 DOA 주파수를 결정하고, 단계(1260)에서 제1 DOA 주파수와 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이를 이용하여 표적의 예비적 DOA를 추정하고, 단계(1270)에서 제1 처프 시퀀스 신호로부터 측정된 표적의 비확정 DOA로부터 비확정 수에 따른 일정 주기의 간격을 갖는 비확정 DOA 후보들을 결정하고, 단계(1280)에서 예비적 DOA에 기초하여 비확정 DOA 후보들로부터 표적의 최종 DOA를 선택한다.
단계(1280)는 비확정 DOA 후보들 중 예비적 DOA에 가장 가까운 것을 표적의 최종 DOA로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
배열 안테나는 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 반파장 및 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 반파장의 적어도 하나보다 넓은 간격으로 배치된 이웃 안테나 소자 쌍을 포함하고, 이웃 안테나 소자 쌍으로 인해 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 처프 시퀀스 신호의 적어도 일부의 DOA 스펙트럼에 그래팅 로브(grating lobe)가 발생할 수 있다. 이웃 안테나 소자 쌍은 고도 각(elevation angle) 또는 방위 각(azimuth angle)의 측정을 위한 배치를 가질 수 있다.
예비적 DOA는 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 처프 시퀀스 신호의 적어도 일부의 주파수 분석에 따른 이산화 에러(quantization error)를 포함하고, 예비적 DOA와 최종 DOA 간에는 이산화 에러에 대응하는 차이가 존재할 수 있다.
예비적 DOA는 에일리어싱 효과(aliasing effect)의 해소로 인한 확정성(unambiguity)을 갖고, 비확정 DOA 후보들은 에일리어싱 효과에 따른 비확정성(ambiguity)을 가질 수 있다.
제1 DOA 주파수는 제1 캐리어 주파수의 제1 파장에 의존적일 수 있다.
단계(1260)는 제1 DOA 주파수와 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이, 빛의 속도, 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격, 및 제1 캐리어 주파수와 제2 캐리어 주파수 간의 주파수 차이에 기초하여 예비적 DOA를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
비확정 DOA 후보들은 비확정 DOA를 이용하여 미리 정해진 수식 또는 미리 정해진 수치 테이블로부터 도출될 수 있다.
레이더 신호는 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 성분 및 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 성분을 교번하여 포함할 수 있다.
그 밖에, 도 12의 레이더 신호 처리 방법에 도 1 내지 도 11, 및 도 13의 설명이 적용될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 13을 참조하면, 전자 장치(1300)는 위에서 설명한 레이더 신호 처리 방법을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1300)는 도 2의 레이더 처리 장치(200)를 기능적으로 및/또는 구조적으로 포함할 수 있다. 전자 장치(1300)는, 예를 들어 이미지 처리 장치, 스마트폰, 웨어러블 기기(wearable device), 태블릿 컴퓨터, 넷북, 랩탑, 데스크탑, PDA(personal digital assistant), HMD(head mounted display), 차량(예: 자율 주행 차량), 및 차량에 장착되는 주행 보조 장치일 수 있다.
도 13을 참조하면, 전자 장치(1300)는 프로세서(1310), 저장 장치(1320), 카메라(1330), 입력 장치(1340), 출력 장치(1350) 및 네트워크 인터페이스(1360)를 포함할 수 있다. 프로세서(1310), 저장 장치(1320), 카메라(1330), 입력 장치(1340), 출력 장치(1350) 및 네트워크 인터페이스(1360)는 통신 버스(1370)를 통해 서로 통신할 수 있다.
프로세서(1310)는 전자 장치(1300) 내에서 실행하기 위한 기능 및 인스트럭션들을 실행한다. 예를 들어, 프로세서(1310)는 저장 장치(1320)에 저장된 인스트럭션들을 처리할 수 있다. 프로세서(1310)는 도 1 내지 도 12를 통하여 설명한 동작을 수행할 수 있다.
저장 장치(1320)는 프로세서(1310)의 실행에 필요한 정보 내지 데이터를 저장한다. 저장 장치(1320)는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 또는 컴퓨터 판독가능한 저장 장치를 포함할 수 있다. 저장 장치(1320)는 프로세서(1310)에 의해 실행하기 위한 인스트럭션들을 저장할 수 있고, 전자 장치(1300)에 의해 소프트웨어 또는 애플리케이션이 실행되는 동안 관련 정보를 저장할 수 있다.
카메라(1330)는 복수의 이미지 프레임들로 구성되는 이미지를 캡쳐할 수 있다. 예를 들어, 카메라(1330)는 프레임 이미지를 생성할 수 있다.
입력 장치(1340)는 촉각, 비디오, 오디오 또는 터치 입력을 통해 사용자로부터 입력을 수신할 수 있다. 입력 장치(1340)는 키보드, 마우스, 터치 스크린, 마이크로폰, 또는 사용자로부터 입력을 검출하고, 검출된 입력을 전달할 수 있는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다.
출력 장치(1350)는 시각적, 청각적 또는 촉각적인 채널을 통해 사용자에게 전자 장치(1300)의 출력을 제공할 수 있다. 출력 장치(1350)는 예를 들어, 디스플레이, 터치 스크린, 스피커, 진동 발생 장치 또는 사용자에게 출력을 제공할 수 있는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(1360)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 외부 장치와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면 출력 장치(1350)는 레이더 데이터를 처리한 결과 등을 시각 정보(visual information), 청각 정보(auditory information), 및 촉각 정보(haptic information) 중 적어도 하나를 이용하여 사용자에게 제공할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(1300)가 차량에 장착된 경우, 전자 장치(1300)는 레이더 이미지 맵을 디스플레이를 통해 시각화할 수 있다. 다른 예를 들어, 전자 장치(1300)는 DOA 정보, 거리 정보, 및/또는 레이더 이미지 맵에 기초하여 장치(1300)가 장착된 차량의 속도, 가속도, 및 조향 중 적어도 하나를 변경할 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 전자 장치(1300)는 ACC, AEB, BSD, LCA 및 자체 측위(ego-localization) 등의 기능을 수행할 수 있다. 전자 장치(1300)는 이러한 차량의 제어를 위한 제어 계통(control system)을 구조적 및/또는 기능적으로 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 저장할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 레이더 센서의 배열 안테나를 통해 수신된 레이더 신호로부터 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 시퀀스 신호를 추출하는 단계;
    상기 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 위상 차이를 결정하는 단계;
    상기 배열 안테나의 상기 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 위상 차이를 결정하는 단계;
    상기 제1 위상 차이를 이용하여 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 상기 제1 캐리어 주파수에 따른 제1 DOA(direction of arrival) 주파수를 결정하는 단계;
    상기 제2 위상 차이를 이용하여 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 상기 제2 캐리어 주파수에 따른 제2 DOA 주파수를 결정하는 단계;
    상기 제1 DOA 주파수와 상기 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이를 이용하여 표적의 예비적 DOA를 추정하는 단계;
    상기 제1 처프 시퀀스 신호로부터 측정된 상기 표적의 비확정 DOA(ambiguous DOA)로부터 비확정 수(ambiguity number)에 따른 일정 주기의 간격을 갖는 비확정 DOA 후보들을 결정하는 단계; 및
    상기 예비적 DOA에 기초하여 상기 비확정 DOA 후보들로부터 상기 표적의 최종 DOA를 선택하는 단계
    를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최종 DOA를 선택하는 단계는
    상기 비확정 DOA 후보들 중 상기 예비적 DOA에 가장 가까운 것을 상기 표적의 최종 DOA로 선택하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배열 안테나는
    상기 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 반파장 및 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 반파장의 적어도 하나보다 넓은 간격으로 배치된 이웃 안테나 소자 쌍을 포함하고,
    상기 이웃 안테나 소자 쌍으로 인해 상기 제1 처프 시퀀스 신호 및 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 적어도 일부의 DOA 스펙트럼에 그래팅 로브(grating lobe)가 발생하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이웃 안테나 소자 쌍은
    고도 각(elevation angle) 또는 방위 각(azimuth angle)의 측정을 위한 배치를 갖는,
    레이더 신호 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 예비적 DOA는
    상기 제1 처프 시퀀스 신호 및 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 적어도 일부의 주파수 분석에 따른 이산화 에러(quantization error)를 포함하고,
    상기 예비적 DOA와 상기 최종 DOA 간에는 상기 이산화 에러에 대응하는 차이가 존재하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 예비적 DOA는
    에일리어싱 효과(aliasing effect)의 해소로 인한 확정성(unambiguity)을 갖고,
    상기 비확정 DOA 후보들은
    상기 에일리어싱 효과에 따른 비확정성(ambiguity)을 갖는,
    레이더 신호 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 DOA 주파수는
    상기 제1 캐리어 주파수의 제1 파장에 의존적인,
    레이더 신호 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 예비적 DOA를 추정하는 단계는
    상기 제1 DOA 주파수와 상기 제2 DOA 주파수 간의 상기 주파수 차이, 빛의 속도, 상기 배열 안테나의 상기 안테나 소자들 간의 간격, 및 상기 제1 캐리어 주파수와 상기 제2 캐리어 주파수 간의 주파수 차이에 기초하여 상기 예비적 DOA를 추정하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 비확정 DOA 후보들은
    상기 비확정 DOA를 이용하여 미리 정해진 수식 또는 미리 정해진 수치 테이블로부터 도출되는,
    레이더 신호 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 신호는
    상기 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 성분 및 상기 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 성분을 교번하여 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  11. 하드웨어와 결합되어 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  12. 배열 안테나를 통해 레이더 신호를 수신하는 레이더 센서; 및
    상기 레이더 신호로부터 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 시퀀스 신호를 추출하고,
    상기 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 위상 차이를 결정하고,
    상기 배열 안테나의 상기 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 위상 차이를 결정하고,
    상기 제1 위상 차이를 이용하여 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 상기 제1 캐리어 주파수에 따른 제1 DOA(direction of arrival) 주파수를 결정하고,
    상기 제2 위상 차이를 이용하여 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 상기 제2 캐리어 주파수에 따른 제2 DOA 주파수를 결정하고,
    상기 제1 DOA 주파수와 상기 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이를 이용하여 표적의 예비적 DOA를 추정하고,
    상기 제1 처프 시퀀스 신호로부터 측정된 상기 표적의 비확정 DOA(ambiguity DOA)로부터 비확정 수에 따른 일정 주기의 간격을 갖는 비확정 DOA 후보들을 결정하고,
    상기 예비적 DOA에 기초하여 상기 비확정 DOA 후보들로부터 상기 표적의 최종 DOA를 선택하는, 프로세서
    를 포함하는, 레이더 신호 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 비확정 DOA 후보들 중 상기 예비적 DOA에 가장 가까운 것을 상기 표적의 최종 DOA로 선택하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 배열 안테나는
    상기 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 반파장 및 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 반파장의 적어도 하나보다 넓은 간격으로 배치된 이웃 안테나 소자 쌍을 포함하고,
    상기 이웃 안테나 소자 쌍으로 인해 상기 제1 처프 시퀀스 신호 및 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 적어도 일부의 DOA 스펙트럼에 그래팅 로브(grating lobe)가 발생하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이웃 안테나 소자 쌍은
    고도 각(elevation angle) 또는 방위 각(azimuth angle)의 측정을 위한 배치를 갖는,
    레이더 신호 처리 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 예비적 DOA는
    상기 제1 처프 시퀀스 신호 및 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 적어도 일부의 주파수 분석에 따른 이산화 에러(quantization error)를 포함하고,
    상기 예비적 DOA와 상기 최종 DOA 간에는 상기 이산화 에러에 대응하는 차이가 존재하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 예비적 DOA는
    에일리어싱 효과(aliasing effect)의 해소로 인한 확정성(unambiguity)을 갖고,
    상기 비확정 DOA 후보들은
    상기 에일리어싱 효과에 따른 비확정성(ambiguity)을 갖는,
    레이더 신호 처리 방법.
  18. 배열 안테나를 통해 레이더 신호를 수신하는 레이더 센서;
    상기 레이더 신호로부터 제1 캐리어 주파수의 제1 처프 시퀀스 신호 및 제2 캐리어 주파수의 제2 처프 시퀀스 신호를 추출하고,
    상기 배열 안테나의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 제1 위상 차이를 결정하고,
    상기 배열 안테나의 상기 안테나 소자들 간의 간격에 따른 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 제2 위상 차이를 결정하고,
    상기 제1 위상 차이를 이용하여 상기 제1 처프 시퀀스 신호의 상기 제1 캐리어 주파수에 따른 제1 DOA(direction of arrival) 주파수를 결정하고,
    상기 제2 위상 차이를 이용하여 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 상기 제2 캐리어 주파수에 따른 제2 DOA 주파수를 결정하고,
    상기 제1 DOA 주파수와 상기 제2 DOA 주파수 간의 주파수 차이를 이용하여 표적의 예비적 DOA를 추정하고,
    상기 제1 처프 시퀀스 신호로부터 측정된 상기 표적의 비확정 DOA(ambiguity DOA)로부터 비확정 수에 따른 일정 주기의 간격을 갖는 비확정 DOA 후보들을 결정하고,
    상기 예비적 DOA에 기초하여 상기 비확정 DOA 후보들로부터 상기 표적의 최종 DOA를 선택하는, 프로세서; 및
    상기 최종 DOA에 기초하여 차량을 제어하는 제어 계통
    을 포함하는, 차량.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 예비적 DOA는
    상기 제1 처프 시퀀스 신호 및 상기 제2 처프 시퀀스 신호의 적어도 일부의 주파수 분석에 따른 이산화 에러(quantization error)를 포함하고,
    상기 예비적 DOA와 상기 최종 DOA 간에는 상기 이산화 에러에 대응하는 차이가 존재하는,
    차량.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 예비적 DOA는
    에일리어싱 효과(aliasing effect)의 해소로 인한 확정성(unambiguity)을 갖고,
    상기 비확정 DOA 후보들은
    상기 에일리어싱 효과에 따른 비확정성(ambiguity)을 갖는,
    차량.
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