KR20240058610A - 차량을 위한 표지 장치 - Google Patents

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KR20240058610A
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KR1020220139519A
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전진용
강승태
최성도
김종석
조영래
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삼성전자주식회사
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Abstract

교통 또는 도로에 대한 표지를 디스플레이하는 표지 장치가 개시된다. 일 실시 예는 상기 표지를 디스플레이하고 소스로부터 방사된 레이더 신호를 통과시키는 디스플레이부, 상기 통과된 레이더 신호에서 적어도 하나의 주파수의 신호를 차단 및 나머지 주파수의 신호를 통과시키는 필터, 및 상기 필터를 통과한 신호를 반사하는 반사판을 포함한다. 상기 반사된 신호에는 상기 표지의 식별 정보가 인코딩되어 있고, 상기 반사된 신호는 상기 필터와 상기 디스플레부를 통과하여 상기 소스로 전송된다.

Description

차량을 위한 표지 장치{SIGN APPARATUS FOR VEHICLE}
아래의 개시는 차량을 위한 표지 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 실시 예에 따른 교통 또는 도로에 대한 표지를 디스플레이하는 표지 장치는 상기 표지를 디스플레이하고, 소스로부터 방사된 레이더 신호를 통과시키는 디스플레이부; 상기 통과된 레이더 신호에서 적어도 하나의 주파수의 신호를 차단(reject) 및 나머지 주파수의 신호를 통과시키는 필터; 및 상기 필터를 통과한 신호를 반사하는 반사판을 포함한다.
상기 반사된 신호에는 상기 표지의 식별 정보가 인코딩되어 있고, 상기 반사된 신호는 상기 필터와 상기 디스플레이부를 통과하여 상기 소스로 전송된다.
상기 식별 정보는 N-자리(N-digit)를 가질 수 있다. 상기 N-자리의 첫째 자리부터 상기 N-자리의 마지막 자리 각각은 서로 다른 주파수 각각과 대응될 수 있다. 상기 필터는 상기 식별 정보의 제1 값을 갖는 자리와 대응되는 주파수의 신호를 차단하고 제2 값을 갖는 자리와 대응되는 주파수의 신호를 통과시킬 수 있다.
상기 필터는 상기 첫째 자리가 상기 제1 값인 경우 상기 첫째 자리와 대응되는 주파수의 신호를 차단하고, 상기 첫째 자리가 상기 제2 값인 경우 상기 첫째 자리와 대응되는 주파수의 신호를 통과시킬 수 있다.
상기 필터는 복수의 단위 셀들을 포함할 수 있다. 상기 단위 셀들 각각은 상기 제1 값을 갖는 자리와 대응되는 주파수를 공진 주파수로 갖는 공진기를 포함할 수 있다.
상기 단위 셀들 각각은 상기 식별 정보의 제1 값의 개수만큼의 공진기를 포함하거나 상기 제1 값의 개수의 배수만큼의 공진기를 포함할 수 있다.
상기 식별 정보가 복수의 제1 값들을 갖는 경우, 상기 단위 셀들 각각은 서로 다른 크기의 복수의 공진기들을 포함할 수 있다.
상기 공진기들은 동일한 레이어에 위치하거나 서로 다른 레이어들에 위치할 수 있다.
상기 단위 셀들 간의 간격(spacing)은 상기 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값의 절반과 대응될 수 있다.
상기 필터는 상기 반사판과 제1 거리값만큼 이격될 수 있다.
상기 제1 거리값은 상기 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값과 일정값의 곱셈 결과보다 클 수 있다.
상기 반사판은 삼면체 코너 반사기(trihedral corner reflector)를 포함할 수 있다.
상기 소스는 자율 주행 차량의 레이더 센서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 교통 또는 도로에 대한 표지를 디스플레이하는 표지 장치는 상기 표지를 디스플레이하고, 소스로부터 방사된 레이더 신호를 통과시키는 디스플레이부; 복수의 공진기들을 포함하고, 상기 통과된 레이더 신호에서 상기 공진기들 각각의 공진 주파수를 갖는 신호를 차단 및 나머지 주파수의 신호를 통과시키는 필터; 및 상기 필터를 통과한 신호를 반사하는 반사판을 포함한다.
상기 반사된 신호에는 상기 표지의 식별 정보가 인코딩되어 있고, 상기 반사된 신호는 상기 필터와 상기 디스플레이부를 통과하여 상기 소스로 전송된다.
상기 식별 정보는 N-자리를 가질 수 있다. 상기 N-자리의 첫째 자리부터 상기 N-자리의 마지막 자리 각각은 서로 다른 주파수 각각과 대응될 수 있다. 상기 공진 주파수는 상기 식별 정보의 제1 값을 갖는 자리의 대응 주파수와 동일할 수 있다.
상기 필터는 복수의 단위 셀들을 포함할 수 있다. 상기 단위 셀들 각각은 상기 공진기들의 하나 이상의 개별 공진기를 포함할 수 있다.
상기 단위 셀들 간의 간격은 상기 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값의 절반과 대응될 수 있다.
상기 필터는 상기 반사판과 제1 거리값만큼 이격될 수 있다.
상기 제1 거리값은 상기 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값과 일정값의 곱셈 결과보다 클 수 있다.
상기 반사판은 삼면체 코너 반사기를 포함할 수 있다.
상기 소스는 자율 주행 차량의 레이더 센서를 포함할 수 있다.
일 실시 예는 레이더로 도로 표지판을 인식(또는 식별)할 수 있다.
일 실시 예는 기존 표지판에 전기적 장치를 추가하지 않고 표지판 정보를 인코딩할 수 있다.
일 실시 예는 레이더 센서의 하드웨어(또는 차량의 레이더 시스템의 구성)을 변화시키지 않고 디코딩 알고리즘을 통해 표지판을 인식할 수 있다.
일 실시 예는 표지판 인식 성능(예: 인식 거리 및 정확도)을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 통해 주변 환경을 인식하는 과정을 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 레이더 센서의 구성을 나타낸다.
도 4는 일 실시 예에 따른 레이더 센서의 수신 안테나들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 처프 시퀀스들을 처리하는 동작을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6b는 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치가 표지 장치를 인식하는 예를 설명하는 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 표지 장치를 설명하는 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 표지 장치의 반사판의 예시를 설명하는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 표지 장치의 필터의 예시를 설명하는 도면이다.
도 10a 내지 도 13은 일 실시 예에 따른 표지 장치의 필터의 단위 셀의 예시를 설명하는 도면이다.
도 14 내지 도 16은 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
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.
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 실시 예에 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 타겟(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 신호 뿐 아니라 다른 센서(예: 이미지 센서 등)에서 수집된 데이터를 함께 고려하여 전방의 타겟(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 실시 예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 도 1과 같이 차량에 탑재될 수 있다. 차량은 레이더 신호 처리 장치(110)에 의해 검출된 타겟(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 타겟(180)과 같이 레이더 신호 처리 장치(110)의 주변에 존재하는 다양한 타겟들의 위치를 나타내는 맵으로서, 주변의 타겟은 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 타겟(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 타겟(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 실시 예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 다중 레이더 맵(multi radar map)을 통해 타겟(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 실시 예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)는 주변 맵(130)을 생성하기 위해 도래각(direction of arrival, DOA) 정보를 활용할 수 있다. DOA 정보는 타겟으로부터 반사된 레이더 신호가 수신된 방향을 지시하는 정보를 의미한다. 레이더 신호 처리 장치(110)는 상술한 DOA 정보를 이용하여 레이더 센서(111)를 기준으로 타겟이 존재하는 방향을 식별할 수 있다. 따라서 이러한 DOA 정보는 레이더 스캔 데이터 및 주변 맵을 생성하는데 사용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 레이더 신호 처리 장치(110)에 의해 생성된 타겟(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 타겟의 도플러 속도가 측정된 경우, 제어 계통은 해당 타겟을 따라가도록 차량을 가속하거나, 혹은 해당 타겟과의 충돌을 방지하기 위해 차량을 제동할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치(200)(예: 도 1의 레이더 신호 처리 장치(110))는 레이더 센서(210)(예: 도 1의 레이더 센서(111)) 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 타겟에 의해 반사된 신호(이하, "반사 신호"라 지칭함)를 수신할 수 있다.
레이더 신호는 주파수 변조 모델에 기초하여 캐리어 주파수가 변조된 처프(chirp) 신호를 포함할 수 있다. 레이더 신호의 주파수는 미리 정해진 대역 안에서 변할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호의 주파수는 미리 정해진 대역 안에서 선형적으로 변할 수 있다.
레이더 센서(210)는 배열 안테나를 포함할 수 있고, 배열 안테나를 통해 레이더 신호를 전송할 수 있고 반사 신호를 수신할 수 있다. 배열 안테나는 복수의 안테나 소자(antenna element)들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 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×N개의 가상 안테나들에 대응하는 복수의 채널들이 형성될 수 있다. 여기서, 각 채널을 통해 수신된 반사 신호들은 수신 방향에 따라 서로 다른 위상을 가질 수 있다.
레이더 신호 및 반사 신호에 기초하여, 레이더 데이터가 생성될 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서(210)는 주파수 변조 모델에 기초하여 배열 안테나를 통해 레이더 신호를 전송하고, 레이더 신호가 타겟에 의해 반사되면 배열 안테나를 통해 반사 신호를 수신하고, 레이더 신호 및 반사 신호에 기초하여 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 신호를 생성할 수 있다. 중간 주파수 신호는 레이더 신호의 주파수와 반사 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 원시(raw) 데이터를 생성할 수 있다.
프로세서(220)는 레이더 원시 데이터에 기초하여 타겟에 관한 정보를 생성할 수 있고 이를 이용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 레이더 원시 데이터에 기초하여 거리 FFT(range FFT(fast Fourier transform)), 도플러 FFT(Doppler FFT), CFAR(constant false alarm rate detection), DOA 추정 등을 수행할 수 있고, 거리, 속도, 방향 등의 타겟에 관한 정보를 획득할 수 있다. 이와 같은 타겟에 관한 정보는ACC, AEB, BSD, LCA와 같은 다양한 응용(application)을 위해 제공될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 레이더 센서의 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 레이더 센서(310)(예: 레이더 센서(111,210))는 처프 전송기(chirp transmitter, 311), 안테나들(312, 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 송신 안테나(312)를 통해 신호(예: 레이더 신호)를 방사하고, 수신 안테나(313)를 통해 신호(예: 반사 신호)를 수신할 수 있다.
도 3에 송신 안테나(312)와 수신 안테나(313)는 하나로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 사항일 뿐, 레이더 센서(310)는 복수의 송신 안테나들과 복수의 수신 안테나들을 포함할 수 있다.
레이더 센서(310)는 예를 들어, mmWave 레이더일 수 있고, 방사된 전기파가 타겟에 반사되어 되돌아오는 시간인 ToF(time of flight)와 레이더 신호의 파형의 변화를 분석해 타겟까지의 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.
레이더 센서(310)는, 예를 들어, 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)(또는 FMCW 신호)(302)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 처프 전송기(311)는 주파수 변조 모델(301)의 주파수 변조 특성에 따라 주파수 변조를 수행함으로써, 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 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.
주파수 변조 신호(302)의 일부는 커플링되어 주파수 믹서(314)로 전달될 수 있고, 주파수 변조 신호(302)의 나머지는 송신 안테나(312)를 통해 레이더 신호로서 방사될 수 있다. 실시 예에 따라, 레이더 센서(310)는 듀플렉서를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에 있어서, 레이더 신호의 방사와 반사 신호의 수신은 도 3에 도시된 예와 달리 동일한 안테나(이하, "안테나 A"라 지칭함)에 의해 수행될 수 있다. 처프 전송기(311)는 주파수 변조 신호(302)를 듀플렉서로 전달할 수 있다. 듀플렉서는 안테나 A를 통한 신호의 송신 경로 및 수신 경로를 결정할 수 있다. 예를 들어, 듀플렉서는 처프 전송기(311)로부터 안테나 A까지의 신호 경로를 형성할 수 있고, 형성된 신호 경로를 통해 주파수 변조 신호(302)를 안테나 A로 전달한 후 외부로 방사할 수 있다. 레이더 센서(310)가 타겟으로부터 반사 신호를 수신하는 동안, 듀플렉서는 안테나 A로부터 레이더 신호 처리기(316) 까지의 신호 경로를 형성할 수 있다.
주파수 믹서(314)는 반사 신호의 주파수(308)와 레이더 신호의 주파수(307)를 비교할 수 있다. 참고로, 레이더 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 중간 주파수(fIF)를 검출할 수 있다. 레이더 신호 및 반사 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 타겟 간의 거리에 비례한다. 따라서, 레이더 센서(310) 및 타겟 간의 거리는 레이더 신호 및 반사 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 실시 예에 따르면 복수의 레이더 센서들이 차량의 여러 부위에 설치될 수 있고, 복수의 레이더 센서들에 의해 센싱된 정보를 기초로 레이더 신호 처리 장치(110, 200)가 차량의 전방위(all direction)에 대한 타겟까지의 거리, 방향, 및 상대 속도를 계산할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(110, 200)는 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 신호를 외부로 방사할 수 있고, 타겟으로부터 반사된 신호를 수신할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(110, 200)는 방사된 레이더 신호 및 수신된 반사 신호 간의 주파수 차이로부터 복수의 레이더 센서들 각각으로부터 타겟까지의 거리를 결정할 수 있다. 또한, 레이더 센서(310)가 복수의 채널들로 구성되는 경우, 레이더 신호 처리 장치(110, 200)는 레이더 원시 데이터의 위상 정보를 이용하여 타겟으로부터 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 타겟에 관한 거리 정보를 얼마나 작은 단위로 분별할 수 있는지 나타낼 수 있고, 각도 해상도는 타겟에 관한 DOA 정보를 얼마나 작은 단위로 분별할 수 있는지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 레이더 센서(310)는 200MHz, 500MHz, 1GHz와 같은 협대역 대신 4GHz, 5GHz, 7GHz와 같은 광대역을 사용할 수 있다.
레이더 센서(310)는 TDM(time division multiplexing)을 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. 레이더 신호 처리기(316)는 TDM MIMO 방식의 레이더 시스템에서 타겟의 움직임으로 인한 도플러 속도 및/또는 도플러 주파수와 DOA 간의 커플링(coupling) 성분을 보상하여 도플러 모호성에 강인한 신호 처리를 수행할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 레이더 센서의 수신 안테나들을 설명하기 위한 도면이다.
수학식 1의 비트 주파수 신호의 왕복 지연 성분을 더 세부적으로 분석하면 아래 수학식 2가 도출될 수 있다.
수학식 2에서 R은 안테나 소자와 타겟 간의 거리, R0는 레이더 센서(310)와 타겟 간의 거리, Rθ는 레이더 센서(310)의 안테나 소자들 간의 간격에 따른 거리 차이, c는 빛의 속도, d는 안테나 소자들 간의 간격을 나타낸다. 수학식 2에 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 3과 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 타겟까지의 거리가 도출될 수 있다. 안테나 소자들 간의 위상 변화로부터 Φ0 성분의 세 번째 텀(2πfctd,θ)을 검출하여 DOA가 추정될 수 있다.
레이더 데이터(예: 레이더 원시 데이터)의 위상 정보는, 레이더 센서(310)가 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 장치(200)는 한 수신 안테나 소자에 대해, 해당 수신 안테나 소자에 인접한 수신 안테나 소자의 위상을 기준 위상으로 설정할 수 있다.
또한, 레이더 신호 처리기(316)는 레이더 데이터로부터 레이더 센서(310)의 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.
레이더 센서(310)가 1개의 송신(TX) 채널 및 4개의 수신(RX) 채널로 구성되는 경우를 예를 들어 부연 설명하면 다음과 같다. TX 채널을 통해 방사된 레이더 신호는 타겟 지점으로부터 반사된 후, 4개의 RX 채널을 통해 수신될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 레이더 센서의 수신 안테나 어레이(410)가 제1 수신 안테나 소자(411), 제2 수신 안테나 소자(412), 제3 수신 안테나 소자(413), 및 제4 수신 안테나 소자(414)를 포함하는 경우, 제1 수신 안테나 소자(411)에서 수신되는 신호의 위상이 기준 위상으로 설정될 수 있다. 동일한 타겟 지점으로부터 반사된 반사 신호(408)가 수신 안테나 어레이(410)에서 수신될 때, 타겟 지점으로부터 제1 수신 안테나 소자(411)까지의 거리 및 타겟 지점으로부터 제2 수신 안테나 소자(412)까지의 거리 간의 추가 거리(additional distance) △는 아래 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 4에서 θ는 타겟 지점으로부터 반사 신호(408)가 수신되는 DOA, d는 수신 안테나 소자들 간의 간격, c는 빛의 속도를 나타낼 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 처프 시퀀스들을 처리하는 동작을 나타낸다.
한 프레임의 레이더 신호는 복수의 처프 신호들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 프레임은 복수의 타임 슬롯들을 포함하고, 레이더 센서(310)는 각 타임 슬롯 동안 한 개의 처프 신호를 한 개의 송신 안테나를 통해 전송할 수 있다. 타임 슬롯은 한 처프 신호를 전송하는 단위 시간 구간을 나타낼 수 있다. 한 프레임은 한 번의 스캔에 대응할 수 있다. 예를 들어, 한 프레임은 L개의 처프 시퀀스들을 포함하고, 각 처프 시퀀스는 복수의 타임 슬롯들(예: M개의 타임 슬롯들)을 포함할 수 있다. 같은 프레임에 포함된 복수의 처프 시퀀스들의 각각은 레이더 센서(310)에 포함된 송신 안테나의 개수와 동일한 개수의 타임 슬롯들을 포함할 수 있다. 한 프레임의 레이더 신호는 L×M개의 처프 신호들을 포함할 수 있다. 레이더 센서(310)는 한 번의 스캔에 대응하는 프레임 동안 L×M개의 처프 신호들을 방사하고, 해당 L×M개의 처프 신호들이 반사된 신호들을 센싱할 수 있다. 여기서, L, M은 각각 1이상의 정수일 수 있다. 레이더 센서(310)가 M개의 송신 안테나 소자들을 포함하고, 각 처프 시퀀스는 송신 안테나 소자들의 개수에 대응하는 M개의 타임 슬롯들을 포함할 수 있다. 도 5에서는 L=1인 경우의 프레임에 대해서 도시된 레이더 신호(510)의 주파수 변화 추이는 L×M개의 처프 신호들의 각각의 시간 흐름에 따른 주파수 변화 추이들을 포함할 수 있다.
상술한 한 프레임의 레이더 신호는 빠른 시간(fast time) 축 및 느린 시간(slow time) 축에 따라 해석될 수 있다. 느린 시간 축은 처프 신호들에 의해 구분되는 시간 축일 수 있고, 빠른 시간 축은 개별 처프 신호의 주파수 변화가 관찰 가능한 시간 축일 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치(200)는 한 프레임에서 레이더 신호(510)(예: L×M개의 처프 신호들)를 전송하고, 레이더 신호(510)의 반사 신호(예: L×M개의 반사 신호들)를 수신할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 전송된 처프 신호들 및 반사 신호들로부터 L×M개의 비트 신호들을 획득할 수 있다. 빠른 시간 축에서 각 처프 신호에 대응하는 비트 주파수 신호가 복수의 샘플링 포인트들에서 샘플링될 수 있다. 비트 주파수 신호는 전송 신호(예: 처프 신호) 및 해당 전송 신호의 반사 신호 간의 주파수 차이를 갖는 신호이다. 예시적으로, 개별 처프 신호가 방사되고, 타겟에 도달하여 반사되며, 반사된 신호가 레이더 센서(310)에 의해 수신될 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 방사된 처프 신호 및 반사 신호 간의 비트 주파수 신호의 값을 샘플할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 신호(510)에 포함된 각 처프 신호에 대응하는 비트 주파수 신호를 샘플링 간격 Ts마다 샘플링할 수 있다. 다시 말해, 레이더 신호 처리 장치(200)는 한 처프 신호에 대응하는 비트 주파수 신호로부터 S개의 샘플 값들(520)을 획득할 수 있다. 여기서, S는 1이상의 정수일 수 있다. 샘플 값들(520)이 1개의 가상 안테나에서의 샘플 값이라 할 때, 샘플 값들(520)은 도플러 축 및 거리(range) 축의 데이터(530)로 변환될 수 있다.
레이더 신호(510)는 한 프레임당 L개의 처프 시퀀스들을 포함하고, K개의 가상 안테나들이 레이더 신호를 개별적으로 수신할 수 있다. 이에 따라, 레이더 신호 처리 장치(200)는 S×L×K개의 샘플 값들을 획득할 수 있다. 송신 안테나의 개수가 M이고, 수신 안테나의 개수가 N인 경우, 가상 안테나들의 개수 K=M×N일 수 있다. 여기서, N은 1이상의 정수일 수 있다. 레이더 원시 데이터(540)는 도플러 축, 거리 축, 및 각도 축을 따라 각각 S×L×K으로 구성되는 데이터 큐브(data cube)일 수 있다. 다만, 레이더 원시 데이터(540)를 도 5에 도시된 데이터 큐브로 한정하는 것은 아니고, 설계에 따라 달라질 수 있다. 레이더 원시 데이터(540)는 후술하는 주파수 변환에 의해 거리 프로파일, 각도 프로파일, 및 거리-도플러 맵을 포함하는 형식의 레이더 데이터로 변환될 수 있다.
타겟이 이동 중인 경우, 비트 주파수는 타겟까지의 거리에 의한 거리 성분에 더하여 타겟의 움직임으로 인한 도플러 주파수 성분을 포함할 수 있다.
수학식 5에서 fR은 거리 성분, fD는 도플러 주파수 성분, λ는 파장(wave length), v는 타겟의 속도를 나타낸다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 원시 데이터(540)에 대한 주파수 변환을 수행하여 거리-도플러 맵(range-Doppler map)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 주파수 변환은 거리(range) 기준의 제1 푸리에 변환 및 도플러 주파수 기준의 제2 푸리에 변환을 포함하는 2차원 푸리에 변환을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 푸리에 변환은 거리 FFT(fast fourier transform)일 수 있고, 제2 푸리에 변환은 도플러 FFT일 수 있고, 2차원 푸리에 변환은 2차원 FFT일 수 있다. 참고로, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 원시 데이터(540)에 대해 거리(range) 기준의 제1 푸리에 변환만 수행함으로써 거리 프로파일을 획득할 수도 있다. 거리 프로파일은 거리 별 수신 신호의 세기를 나타낼 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 거리-도플러 맵에서 하나 이상의 타겟 셀을 검출할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 거리-도플러 맵에 관한 CFAR(constant false alarm rate detection)를 통해 하나 이상의 타겟 셀을 검출할 수 있다. CFAR는 임계치 설정(thresholding) 기반의 검출 기법을 나타낼 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 제1 타겟 셀의 제1 주파수 정보에 기초하여 제1 타겟의 비확정적 도플러 속도(ambiguous Doppler velocity)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 타겟 셀은 레이더 원시 데이터(540)의 도플러 스펙트럼에서 피크 강도(peak intensity)에 대응하는 셀일 수 있다. 제1 주파수 정보는 피크 강도가 나타난 도플러 주파수를 포함할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 해당 도플러 주파수에 대응하는 도플러 속도를 비확정적 도플러 속도로 결정할 수 있다. 확정적 도플러 속도(unambiguous Doppler velocity)와 비확정적 도플러 속도 간의 관계는 아래 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
전술한 수학식 6에서 vD,unamb는 확정적 도플러 속도, vD,amb는 비확정적 도플러 속도, q는 비확정 수(ambiguity number), vD,max는 처프 시퀀스 신호를 통해 확정적으로 측정 가능한 도플러 속도의 최대 범위를 나타낼 수 있다. Q는 정수 값을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치(200)는 한 프레임 내에서 복수의 선형 처프 신호들(예: 주파수가 선형적으로 증가하는 처프 신호)을 방사할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치는 한 프레임 내에서 수십 내지 수백개의 처프 신호들을 방사할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 방사된 처프 신호들과 대응하는 반사 신호들 간의 도플러 현상으로 인한 위상 차이에 기초하여 속도를 추정할 수 있다. 또한, 레이더 신호 처리 장치는, MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 안테나 구조를 사용하여, 레이더 센서를 기준으로 타겟의 각도(예: 도래각)을 추정할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 복수의 송신 안테나를 이용하여 복수의 처프 신호들을 전송할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 TDM(Time-Division Multiplexing) 기법에 기초하여 복수의 수신 안테나들에서 수신된 반사 신호에 대응하는 전송 신호(예: 처프 신호)를 방사한 전송 안테나를 식별할 수 있다. TDM 기법은 처프 신호들의 방사 동작들 사이에 물리적인 시간 차이를 가지고, 송신 안테나를 활성화하는 기법을 나타낼 수 있다. 여기서, 한 프레임에서 전송될 레이더 신호가 총 L×M개의 처프 신호들을 포함하는 경우, 각 송신 안테나에 의해 전송되는 레이더 신호는 하기 수학식 7과 같이 모델링될 수 있다.
전술한 수학식 7 및 수학식 8에서, fc는 캐리어 주파수, B는 전송된 처프의 스위프 대역폭(sweep bandwidth), Tc는 처프 신호에서 주파수가 변화(예: 선형적으로 증가)하는 구간의 길이를 나타낼 수 있다. Tp는 한 처프 신호의 방사를 개시한 시점으로부터 다음 처프 신호의 방사를 개시하는 시점까지의 시간 간격(예: 처프의 방사 주기)으로서, 타임 슬롯의 시간 길이에 대응할 수 있다. T는 프레임 내에서 시점(time point), t'은 개별 타임 슬롯 내에서의 시점을 나타낼 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 L×M개의 처프 신호들을 M개의 송신 안테나들을 통해 시분할하여 송신할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 방사된 후 타겟에 맞고 돌아오는 반사 신호를 수신 안테나에서 수신할 수 있다. 레이더 신호가 방사된 후 i번째 타겟으로부터 수신 안테나에 돌아오기 까지 걸리는 시간(예: 왕복 시간) τi은 i번째 타겟의 거리, 속도, 및 각도에 따라 아래와 같은 수학식 9로 표현될 수 있다.
전술한 수학식 9에서 은 처프 인덱스(chirp index), n은 수신 안테나의 인덱스, ri는 i번째 타겟의 거리, vi는 i번째 타겟의 속도, θi는 i번째 타겟의 각도를 나타낼 수 있다. dTX는 송신 안테나들 간의 간격, dRX는 수신 안테나들 간의 간격을 나타낼 수 있다. 균일 선형 어레이(uniform linear array) 설계를 가정하면 dRX는 λ/2고, dTX는 M×dRX일 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치가 표지 장치를 인식하는 예를 설명하는 도면이다.
도 6a를 참조하면, 레이더 센서(610)(예: 레이더 센서(310))는 레이더 신호(611)(예: 주파수 변조 신호(302))를 방사할 수 있다. 그래프(612)는 레이더 신호(611)의 스펙트럼의 예시를 나타낸다.
레이더 신호(611)는 표지(sign) 장치(620)에 입사될 수 있다.
표지 장치(620)는 도로 또는 교통에 대한 표지를 디스플레이할 수 있다. 이하, 표지 장치(620)가 디스플레이하는 표지를 "제1 표지"라 지칭한다. 제1 표지는, 예를 들어, 우회전 금지(no right turn)를 나타내는 표지, 유 턴 금지(no U-turn)를 나타내는 표지, 속도 제한(speed limit)을 나타내는 표지, 일방 통행(one way)을 나타내는 표지 등을 포함할 수 있다. 제1 표지는 열거된 예시들로 제한되지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 제1 표지는 식별 정보(ID)를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 예와 같이 제1 표지는 5자리(5-digit)의 식별 정보 "10101"을 가질 수 있다. 제1 표지의 식별 정보의 최상위 비트(most significant bit)는 제1 표지의 식별 정보의 첫번째 자리를 나타낼 수 있고, 제1 표지의 식별 정보의 최하위 비트(least significant bit)가 제1 표지의 식별 정보의 마지막 자리(예: 다섯번째 자리)를 나타낼 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 제1 표지의 식별 정보의 최우선 비트는 제1 표지의 식별 정보의 마지막 자리를 나타낼 수 있고, 제1 표지의 식별 정보의 최하위 비트는 제1 표지의 식별 정보의 첫번째 자리를 나타낼 수 있다.
표지 장치(620)는 입사된 레이더 신호(611)를 필터를 통해 필터링할 수 있다.
제1 표지의 식별 정보의 각 자리는, 예를 들어, 도 6a의 주파수들(f1~f5) 각각과 대응될 수 있다. 표지 장치(620)의 필터는 제1 표지의 식별 정보의 제1 값(예: 0)을 갖는 자리의 대응 주파수를 공진 주파수로 갖는 공진기를 포함할 수 있다. 제1 표지는 두번째 자리와 네번째 자리 각각이 제1 값을 가질 수 있다. 표지 장치(620)의 필터는 제1 표지의 식별 정보의 두번째 자리에 대응되는 주파수(f2)를 공진 주파수로 갖는 공진기와 제1 표지의 식별 정보의 네번째 자리에 대응되는 주파수(f4)를 공진 주파수로 갖는 공진기를 포함할 수 있다. 필터는 공진기들을 통해 레이더 신호(611)에서 주파수(f2)의 신호와 주파수(f4)의 신호를 차단(reject)할 수 있다. 이러한 차단(또는 필터링)에 의해 필터를 통과한 레이더 신호에는 제1 표지의 식별 정보(예: 10101)가 인코딩되어 있을 수 있다.
표지 장치(620)는 필터링된 레이더 신호를 반사판을 통해 반사할 수 있다.
반사 신호(621)는 필터를 통과하여 레이더 센서(610)로 전송될 수 있고, 반사 신호(621)에는 제1 표지의 식별 정보가 인코딩되어 있을 수 있다. 도 6a에 도시된 예에서, 반사 신호(621)의 스펙트럼에는 주파수들(f2,f4)의 신호가 없을 수 있고, 주파수들(f1,f3,f5)의 신호가 있을 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 반사 신호(621)를 처리하여 표지 장치(620)의 제1 표지를 인식할 수 있다. 차량은 레이더 신호 처리 장치(200)에 의해 인식된 제1 표지에 따라 주행을 제어할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 레이더 센서(610)는 레이더 신호(611)를 방사할 수 있다.
레이더 신호(611)는 표지 장치(630)에 입사될 수 있다.
표지 장치(630)는 도로 또는 교통에 대한 표지를 디스플레이할 수 있다. 이하, 표지 장치(630)가 디스플레이하는 표지를 "제2 표지"라 지칭한다. 제2 표지는 제1 표지와 다르다. 제2 표지는, 예를 들어, 우회전 금지를 나타내는 표지, 유 턴 금지를 나타내는 표지, 속도 제한을 나타내는 표지, 일방 통행을 나타내는 표지 등을 포함할 수 있다. 제2 표지는 열거된 예시들로 제한되지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 제2 표지는 식별 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 예와 같이 제2 표지는 5자리(5-digit)의 식별 정보 "01001"을 가질 수 있다. 제2 표지의 식별 정보의 최상위 비트는 제2 표지의 식별 정보의 첫번째 자리를 나타낼 수 있고, 제2 표지의 식별 정보의 최하위 비트가 제1 표지의 식별 정보의 마지막 자리를 나타낼 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 제2 표지의 식별 정보의 최우선 비트는 제2 표지의 식별 정보의 마지막 자리를 나타낼 수 있고, 제2 표지의 식별 정보의 최하위 비트는 제2 표지의 식별 정보의 첫번째 자리를 나타낼 수 있다.
표지 장치(630)는 입사된 레이더 신호(611)를 필터를 통해 필터링할 수 있다.
제2 표지의 식별 정보의 각 자리는, 예를 들어, 도 6b의 주파수들(f1~f5) 각각과 대응될 수 있다. 표지 장치(630)의 필터는 제2 표지의 식별 정보의 제1 값(예: 0)을 갖는 자리의 대응 주파수를 공진 주파수로 갖는 공진기를 포함할 수 있다. 제2 표지는 첫번째 자리, 세번째 자리, 및 네번째 자리 각각이 제1 값을 가질 수 있다. 표지 장치(630)의 필터는 제2 표지의 식별 정보의 첫번째 자리에 대응되는 주파수(f1)를 공진 주파수로 갖는 공진기, 제2 표지의 식별 정보의 세번째 자리에 대응되는 주파수(f3), 및 제2 표지의 식별 정보의 네번째 자리에 대응되는 주파수(f4)를 공진 주파수로 갖는 공진기를 포함할 수 있다. 필터는 공진기들을 통해 레이더 신호(611)에서 주파수(f1)의 신호, 주파수(f3)의 신호, 및 주파수(f4)의 신호를 차단할 수 있다. 이러한 차단(또는 필터링)에 의해 필터를 통과한 레이더 신호에는 제2 표지의 식별 정보(예: 01001)가 인코딩되어 있을 수 있다.
표지 장치(630)는 필터링된 레이더 신호를 반사판을 통해 반사할 수 있다.
반사 신호(631)는 필터를 통과하여 레이더 센서(610)로 전송될 수 있고, 반사 신호(631)에는 제1 표지의 식별 정보가 인코딩되어 있을 수 있다. 도 6b에 도시된 예에서, 반사 신호(631)의 스펙트럼에는 주파수들(f1,f3,f4)의 신호가 없을 수 있고, 주파수들(f2,f5)의 신호가 있을 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 반사 신호(631)를 처리하여 표지 장치(630)의 제2 표지를 인식할 수 있다. 차량은 레이더 신호 처리 장치(200)에 의해 인식된 제2 표지에 따라 주행을 제어할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 표지 장치를 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 표지 장치(700)(예: 도 6a의 표지 장치(620), 도 6b의 표지 장치(630))는 디스플레이부(710), 필터(720), 및 반사판(730)을 포함할 수 있다.
디스플레이부(710)는 교통 또는 도로에 대한 표지를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 숫자, 문자, 또는 심볼(symbol) 중 적어도 하나를 통해 표현된 표지(예: 우회전 금지를 나타내는 표지, 유 턴 금지를 나타내는 표지, 속도 제한을 나타내는 표지, 일방 통행을 나타내는 표지 등)가 투명 필름(예: EC(Electro Cut) 필름)에 프린팅되어 있을 수 있다. 디스플레이부(710)는 표지가 프린팅된 투명 필름을 포함할 수 있다. 디스플레이부(710)는 전술한 투명 필름으로 제한되지 않는다.
디스플레이부(710)는 소스(예: 레이더 센서(610))로부터 방사된 레이더 신호를 통과시킬 수 있다.
표지 장치(700)의 표지의 식별 정보는 N-자리(N-digit)를 가질 수 있다. N-자리의 첫번째 자리부터 N-자리의 마지막 자리 각각은 레이더 신호의 주파수 대역에서 서로 다른 주파수 각각과 대응될 수 있다. 예를 들어, 표지의 식별 정보가 5-자리를 갖는 경우 도 6a와 도 6b를 통해 설명한 것과 같이, 표지의 식별 정보의 첫번째 자리는 주파수(f1)와 대응될 수 있고, 표지의 식별 정보의 두번째 자리는 주파수(f2)와 대응될 수 있으며, 표지의 식별 정보의 세번째 자리는 주파수(f3)와 대응될 수 있고, 표지의 식별 정보의 네번째 자리는 주파수(f4)와 대응될 수 있고, 표지의 식별 정보의 다섯번째 자리는 주파수(f5)와 대응될 수 있다.
필터(720)는 통과된 레이더 신호에서 적어도 하나의 주파수의 신호를 차단 및 나머지 주파수의 신호를 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 필터(720)는 복수의 공진기들을 포함할 수 있다. 필터(720)는 표지의 식별 정보의 제1 값(예: 0)을 갖는 자리의 대응 주파수를 공진 주파수로 갖는 공진기를 포함할 수 있다. 필터(720)는 디스플레이부(710)를 통과한 레이더 신호에서 공진기들 각각의 공진 주파수를 갖는 신호를 차단할 수 있고, 나머지 주파수의 신호를 통과시킬 수 있다.
필터(720)는 mmWave 대역의 신호(예: 레이더 신호)를 필터링할 수 있어, mmWave 필터라 불릴 수 있다.
반사판(730)은 필터(720)를 통과한 신호를 반사할 수 있다.
필터(720)와 반사판(730)은 제1 거리값(h)만큼 이격될 수 있다. 제1 거리값(h)은 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값(λ)과 일정값(예: 10)의 곱셈 결과보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 거리값(h) > 10λ일 수 있다.
반사판(730)에 의해 반사된 신호(즉, 반사 신호)(예: 도 6a의 반사 신호(621), 도 6b의 반사 신호(631))는 필터(720)와 디스플레이부(710)를 통과하여 소스로 전송될 수 있다. 반사 신호에는 도 6a와 도 6b를 통해 설명한 것과 같이 표지 장치(700)의 표지의 식별 정보가 인코딩되어 있을 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 표지 장치의 반사판의 예시를 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 반사판(800)이 도시된다. 반사판(800)은 반사판(730)의 예시에 해당한다.
도 8의 반사판(800)은 삼면체(trihedral) 형태일 수 있다. 예를 들어, 반사판(800)은 삼면체 코너 반사기(trihedral corner reflector)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 표시 장치(700)는 반사판(700) 대신에 반사 시트를 포함할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 표지 장치의 필터의 예시를 설명하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 필터(900)가 도시된다. 필터(900)는 필터(720)의 예시에 해당한다.
필터(900)는 복수의 단위 셀(unit cell)들을 포함할 수 있다. 단위 셀들 간의 간격(spacing)(d)은 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값(λ)의 절반과 대응될 수 있다. 예를 들어, 간격(d)
Figure pat00014
λ/2일 수 있다.
단위 셀들 각각은 하나 이상의 공진기를 포함할 수 있다. 이에 대해선 도 10a 내지 도 13을 통해 설명한다.
도 10a 내지 도 13은 일 실시 예에 따른 표지 장치의 필터의 단위 셀의 예시를 설명하는 도면이다.
도 10a를 참조하면, 필터(900)의 단위 셀(1000)은 복수의 공진기들(1010-1 내지 1010-N)을 포함할 수 있다. 표지의 식별 정보에 따라 단위 셀(1000)은 하나의 공진기를 포함하거나 공진 주파수가 다른 복수의 공진기들을 포함할 수 있다.
표지의 식별 정보는 N-자리를 가질 수 있다. 도 10b에 도시된 예와 같이, 표지의 각 자리는 공진기들(1010-1 내지 1010-N) 각각의 공진 주파수와 대응될 수 있다. 표지의 식별 정보의 첫번째 자리(1020-1)는 공진기 #1(1010-1)의 공진 주파수와 대응될 수 있고, 표지의 식별 정보의 두번째 자리(1020-2)는 공진기 #2(1010-2)의 공진 주파수와 대응될 수 있으며, 표지의 식별 정보의 세번째 자리(1020-3)는 공진기 #3의 공진 주파수와 대응될 수 있고, 표지의 식별 정보의 마지막 자리(또는 N번째 자리)(1020-N)는 공진기 #N(1010-N)의 공진 주파수와 대응될 수 있다. 표지의 식별 정보의 N-자리의 첫째 자리부터 N-자리의 마지막 자리 각각은 서로 다른 주파수(예: 서로 다른 공진 주파수) 각각과 대응될 수 있다.
단위 셀(1000)은 표지의 식별 정보의 제1 값(예: 0)을 갖는 자리에 대응되는 주파수를 공진 주파수로 갖는 공진기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 표지의 식별 정보는 5-자리의 "00000"일 수 있다. 표지의 식별 정보의 각 자리는 "0"을 가질 수 있다. 이 경우, 단위 셀(1000)는 5-자리의 각각의 자리와 대응되는 주파수를 공진 주파수로 갖는 공진기를 포함할 수 있다.
표지의 식별 정보가 "00000"일 때 단위 셀(1000)의 일 예시가 도 11에 도시된다.
도 11에 도시된 예에서, 단위 셀(1100)은 첫번째 자리와 대응되는 주파수(f1)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #1(1111a, 1111b), 두번째 자리와 대응되는 주파수(f2)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #2(1112a, 1112b), 세번째 자리와 대응되는 주파수(f3)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #3(1113a, 1113b), 네번째 자리와 대응되는 주파수(f4)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #4(1114a, 1114b), 및 다섯번째 자리와 대응되는 주파수(f5)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #5(1111a, 1111b)를 포함할 수 있다. f1 < f2 < f3 < f4 < f5 일 수 있다.
도 11에 도시된 예에서, 각 공진기는 폴(pole) 형태일 수 있다. 공진기 #1(1111a, 1111b)의 크기, 공진기 #2(1112a, 1112b)의 크기, 공진기 #3(1113a, 1113b)의 크기, 공진기 #4(1114a, 1114b)의 크기, 및 공진기 #5(1111a, 1111b)의 크기는 서로 다를 수 있다. 각 공진기는 동일 레이어에 위치할 수 있다.
도 11에 도시된 예에서, 단위 셀(1100) 내의 공진기들의 개수(예: 10)는 식별 정보의 0의 개수의 2배일 수 있다.
표지의 식별 정보가 "00000"일 때 단위 셀(1000)의 다른 예시가 도 12에 도시된다.
도 12에 도시된 예에서, 단위 셀(1200)은 첫번째 자리와 대응되는 주파수(f1)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #1(1211), 두번째 자리와 대응되는 주파수(f2)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #2(1212), 세번째 자리와 대응되는 주파수(f3)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #3(1213), 네번째 자리와 대응되는 주파수(f4)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #4(1214), 및 다섯번째 자리와 대응되는 주파수(f5)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #5(1215)를 포함할 수 있다.
도 12에 도시된 예에서, 각 공진기는 원(circle) 형태일 수 있다. 공진기 #1(1211)의 크기, 공진기 #2(1212)의 크기, 공진기 #3(1213)의 크기, 공진기 #4(1214)의 크기, 및 공진기 #5(1215)의 크기는 서로 다를 수 있다. 각 공진기는 동일 레이어에 위치할 수 있다.
도 12에 도시된 예에서, 단위 셀(1200) 내의 공진기들의 개수(예: 5)는 식별 정보의 0의 개수와 동일할 수 있다.
표지의 식별 정보가 "00000"일 때 단위 셀(1000)의 또 다른 예시가 도 13에 도시된다.
도 13에 도시된 예에서, 단위 셀(1300)은 첫번째 자리와 대응되는 주파수(f1)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #1(1311), 두번째 자리와 대응되는 주파수(f2)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #2(1312), 세번째 자리와 대응되는 주파수(f3)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #3(1313), 네번째 자리와 대응되는 주파수(f4)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #4(미도시), 및 다섯번째 자리와 대응되는 주파수(f5)를 공진 주파수로 갖는 공진기 #5(미도시)를 포함할 수 있다.
도 13에 도시된 예에서, 각 공진기는 원형태일 수 있다. 각 공진기는 서로 다른 레이어에 위치할 수 있다. 도 13의 공진기 #4의 직경은 공진기 #3(1313)의 직경보다 작을 수 있고, 공진기 #5의 직경은 공진기 #4의 직경보다 작을 수 있다.
도 13에 도시된 예에서, 단위 셀(1300) 내의 공진기들의 개수(예: 5)는 식별 정보의 0의 개수와 동일할 수 있다.
도 11 내지 도 13에 도시된 예에서, 디스플레이부(710)를 통과한 레이더 신호가 필터(900)로 입사하는 경우 공진기 #1 내지 공진기 #5에 공진이 발생할 수 있다. 다시 말해, 레이더 신호는 전자기파일 수 있어, 공진기 #1 내지 공진기 #5에 공진이 발생할 수 있다. 이러한 공진에 의해, 필터(900)는 디스플레이부(710)를 통과한 레이더 신호에서 공진기 #1 내지 공진기 #5 각각의 공진 주파수를 각 신호를 차단할 수 있다. 필터(900)는 표지의 식별 정보(예: 11111)의 제1 값(예: 0)을 갖는 자리와 대응되는 주파수(예: f1, f2, f3, f4, f5)의 신호를 차단할 수 있다.
다른 예를 들어, 표지의 식별 정보는 5-자리의 "10101"일 수 있다. 표지의 식별 정보의 두번째 자리와 네번째 자리는 "0"을 가질 수 있다. 이 경우, 도 11의 단위 셀(1100)은 공진기 #2(1112a, 1112b)와 공진기 #4(1114a, 1114b)를 포함할 수 있고, 공진기 #1(1111a, 1111b), 공진기 #3(1113a, 1113b), 및 공진기 #5(1115a, 1115b)를 포함하지 않을 수 있다. 도 12의 단위 셀(1200)은 공진기 #2(1212)와 공진기 #4(1214)를 포함할 수 있고, 공진기 #1(1211), 공진기 #3(1213), 및 공진기 #5(1215)를 포함하지 않을 수 있다. 도 13의 단위 셀(1300)은 공진기 #2(1312)와 공진기 #4를 포함할 수 있고, 공진기 #1(1311), 공진기 #3(1313), 및 공진기 #5를 포함하지 않을 수 있다.
도 6a를 통해 설명한 표지 장치(620)의 필터의 각 단위 셀은 도 11의 공진기 #2(1112a, 1112b)와 공진기 #4(1114a, 1114b)를 포함하거나 도 12의 공진기 #2(1212)와 공진기 #4(1214)를 포함하거나 도 13의 공진기 #2(1312)와 공진기 #4를 포함할 수 있다.
필터(900)는 디스플레이부(710)를 통과한 레이더 신호에서 공진기 #2의 공진 주파수를 갖는 신호 및 공진기 #4의 공진 주파수를 갖는 신호를 차단할 수 있다. 필터(900)는 표지의 식별 정보(예: 10101)의 제1 값(예: 0)을 갖는 자리와 대응되는 주파수(예: f2, f4)의 신호를 차단할 수 있고, 제2 값(예: 1)을 갖는 자리와 대응되는 주파수(예: f1, f3, f5)의 신호를 통과시킬 수 있다.
또 다른 예를 들어, 표지의 식별 정보는 5-자리의 "01001"일 수 있다. 표지의 식별 정보의 첫번째 자리, 세번째 자리, 및 네번째 자리는 "0"을 가질 수 있다. 이 경우, 도 11의 단위 셀(1100)은 공진기 #1(1111a, 1111b), 공진기 #3(1113a, 1113b), 및 공진기 #4(1114a, 1114b)를 포함할 수 있고, 공진기 #2(1112a, 1112b)와 공진기 #5(1115a, 1115b)를 포함하지 않을 수 있다. 도 12의 단위 셀(1200)은 공진기 #1(1211), 공진기 #3(1213), 및 공진기 #4(1214)를 포함할 수 있고, 공진기 #2(1212)와 공진기 #5(1215)를 포함하지 않을 수 있다. 도 13의 단위 셀(1300)은 공진기 #1(1311), 공진기 #3(1313), 및 공진기 #4를 포함할 수 있고, 공진기 #2(1312)와 공진기 #5를 포함하지 않을 수 있다.
도 6b를 통해 설명한 표지 장치(630)의 필터의 각 단위 셀은 도 11의 공진기 #1(1111a, 1111b), 공진기 #3(1113a, 1113b), 및 공진기 #4(1114a, 1114b)를 포함하거나 도 12의 공진기 #1(1211), 공진기 #3(1213), 및 공진기 #4(1214)를 포함하거나 도 13의 공진기 #1(1311), 공진기 #3(1313), 및 공진기 #4를 포함할 수 있다.
필터(900)는 디스플레이부(710)를 통과한 레이더 신호에서 공진기 #1의 공진 주파수를 갖는 신호, 공진기 #3의 공진 주파수를 갖는 신호, 및 공진기 #4의 공진 주파수를 갖는 신호를 차단할 수 있다. 필터(900)는 표지의 식별 정보(예: 01001)의 제1 값(예: 0)을 갖는 자리와 대응되는 주파수(예: f1, f3, f4)의 신호를 차단할 수 있고, 제2 값(예: 1)을 갖는 자리와 대응되는 주파수(예: f2, f5)의 신호를 통과시킬 수 있다.
도 14 내지 도 16은 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 단계 1410에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 센서(310)의 레이더 신호 및 반사 신호를 기초로 레이더 원시 데이터(예: 레이더 원시 데이터(540))를 생성할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 신호 및 반사 신호에 기초하여 중간 주파수 신호를 생성할 수 있고, 중간 주파수 신호에 관한 샘플링 동작 및 주파수 변환(예: FFT)을 통해 레이더 원시 데이터를 생성할 수 있다. 레이더 원시 데이터의 예시가 도 15에 도시된다. 도 15에 도시된 예에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 거리 축, 각도 축, 및 도플러 축의 레이더 원시 데이터(1510)를 생성할 수 있다.
도 14로 돌아와서, 단계 1411에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 원시 데이터(1510)를 처리할 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치(200)는 앞서 도 5를 통해 설명한 동작에 따라 레이더 원시 데이터(1510)를 처리할 수 있다. 이러한 처리를 통해 레이더 신호 처리 장치(200)는 타겟의 속도, 방향 등을 검출할 수 있다.
단계 1412에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 에고(ego) 속도를 추정할 수 있다. ego 속도는 ego 차량(예: 레이더 신호 처리 장치(200)가 탑재된 차량)의 속도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 원시 데이터(1510)의 처리 결과를 기초로 ego 속도를 추정할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 추정된 ego 속도를 이용하여 정지 타겟(예: 표지 장치(700) 등)과 이동 타겟(예: 이동 중인 차량 등)을 판별할 수 있다.
단계 1413에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 원시 데이터(1510)에 도플러 통합(integration)을 수행할 수 있다. 도플러 통합은, 예를 들어, 도플러 축의 데이터를 통합하는 것을 나타낼 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)가 탑재된 차량은 이동하고 있어, 레이더 신호 처리 장치(200)는 추정된 에고 속도를 통해 도플러 축의 데이터를 보정할 수 있고, 보정된 데이터를 통합할 수 있다. 도플러 통합이 수행된 레이더 데이터의 예시가 도 15에 도시된다. 도 15에 도시된 예에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 원시 데이터(1510)에 도플러 통합을 수행하여 레이더 데이터(1520)를 생성할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 거리 축에서 동일한 위치와 각도 축에서 동일한 위치를 갖고 도플러 축에서 서로 다른 위치를 갖는 데이터를 통합할 수 있다. 예를 들어, 레이더 원시 데이터(1510)의 도플러 축의 데이터(1511 내지 1517)를 통합하여 데이터(1521)를 도출할 수 있다. 이 때, 레이더 신호 처리 장치(200)는 추정된 에고 속도를 통해 데이터(1511 내지 1517)를 보정할 수 있고, 보정된 데이터를 통합하여 데이터(1521)를 도출할 수 있다. 이러한 방식으로, 레이더 신호 처리 장치(200)는 거리와 각도의 레이더 데이터(1520) 상의 각 데이터를 도출할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)가 도플러 통합을 수행함으로써 SNR(Signal to Noise Ratio)이 보다 향상된 레이더 데이터(1520)를 획득할 수 있다.
도 14로 돌아와서, 단계 1414에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 도플러 통합이 수행된 레이더 데이터(예: 도 15의 레이더 데이터(1520))에 각도 축으로 주파수 변환(예: FFT)을 수행할 수 있다. 단계 1415에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 주파수 변환 결과에서 타겟이 있는 각도를 확인할 수 있다. 단계 1416에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 확인된 각도에서의 거리 데이터에 디코딩을 수행할 수 있다. 단계 1417에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 디코딩 결과를 기초로 표지 장치의 표지를 인식할 수 있다. 단계 1414 내지 단계 1417에 대한 예시를 도 16을 통해 설명한다.
도 16에 도시된 예에서, 레이더 신호 처리 장치(200)는 도플러 통합이 수행된 레이더 데이터(1520)에 각도 축으로 FFT를 수행할 수 있다. 다시 말해, 레이더 신호 처리 장치(200)는 레이더 데이터(1520)에 각도 FFT를 수행할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 FFT 결과(1610)에서 피크 검출을 통해 타겟(또는 반사 신호)이 있는 제1 각도와 제2 각도를 검출할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 제1 각도에서의 거리 데이터(1630)와 제2 각도에서의 거리 데이터(1620)를 추출할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(200)는 제2 각도에서의 거리 데이터(1620)에 디코딩을 수행하여 "10101"을 검출할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 검출된 "10101"을 기초로 표지 장치(700)의 표지를 인식 또는 식별할 수 있다. 차량은 인식된 표지에 따라 주행을 제어할 수 있다. 제1 각도에서의 거리 데이터(1630)는 연속적인 파형을 보이고 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)는 제1 각도에서의 거리 데이터(1630)에 디코딩을 수행하여도 유효한 정보(예: 표지의 식별 정보)를 획득하지 못할 수 있다. 제1 각도 상에 존재하는 타겟은 자신의 식별 정보를 반사 신호에 인코딩하지 않아, 제1 각도에서의 거리 데이터(1630)는 연속적인 파형을 보일 수 있다. 인코딩 수행하지 않은 타겟을 도 16의 제너럴 타겟(general target)이라 지칭할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 레이더 신호 처리 장치(200)가 각도 축 FFT를 통해 타겟(또는 반사 신호)이 있는 각도를 검출하는 것은 인코딩된 신호를 찾는 시간을 단축시킬 뿐 아니라 각도의 신호의 SNR을 향상시킬 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(200)의 SNR 향상 동작(예: 도플러 통합과 각도 축 FFT)을 통해 표지 장치의 표지를 인식(또는 식별)하는 거리가 증가될 수 있고, 인식 정확도가 향상될 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 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 교통 또는 도로에 대한 표지(sign)를 디스플레이하는 표지 장치에 있어서,
    상기 표지를 디스플레이하고, 소스로부터 방사된 레이더 신호를 통과시키는 디스플레이부;
    상기 통과된 레이더 신호에서 적어도 하나의 주파수의 신호를 차단(reject) 및 나머지 주파수의 신호를 통과시키는 필터; 및
    상기 필터를 통과한 신호를 반사하는 반사판
    을 포함하고,
    상기 반사된 신호에는 상기 표지의 식별 정보가 인코딩되어 있고, 상기 반사된 신호는 상기 필터와 상기 디스플레이부를 통과하여 상기 소스로 전송되는,
    표지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식별 정보는 N-자리(N-digit)를 갖고,
    상기 N-자리의 첫째 자리부터 상기 N-자리의 마지막 자리 각각은 서로 다른 주파수 각각과 대응되며,
    상기 필터는 상기 식별 정보의 제1 값을 갖는 자리와 대응되는 주파수의 신호를 차단하고 제2 값을 갖는 자리와 대응되는 주파수의 신호를 통과시키는,
    표지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 첫째 자리가 상기 제1 값인 경우 상기 첫째 자리와 대응되는 주파수의 신호를 차단하고, 상기 첫째 자리가 상기 제2 값인 경우 상기 첫째 자리와 대응되는 주파수의 신호를 통과시키는,
    표지 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 필터는 복수의 단위 셀들을 포함하고,
    상기 단위 셀들 각각은 상기 제1 값을 갖는 자리와 대응되는 주파수를 공진 주파수로 갖는 공진기를 포함하는,
    표지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필터는 복수의 단위 셀들을 포함하고,
    상기 단위 셀들 각각은 상기 식별 정보의 제1 값의 개수만큼의 공진기를 포함하거나 상기 제1 값의 개수의 배수만큼의 공진기를 포함하는,
    표지 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 식별 정보가 복수의 제1 값들을 갖는 경우, 상기 단위 셀들 각각은 서로 다른 크기의 복수의 공진기들을 포함하는,
    표지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공진기들은 동일한 레이어에 위치하거나 서로 다른 레이어들에 위치하는,
    표지 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 단위 셀들 간의 간격(spacing)은 상기 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값의 절반과 대응되는,
    표지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필터는 상기 반사판과 제1 거리값만큼 이격된,
    표지 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 거리값은 상기 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값과 일정값의 곱셈 결과보다 큰,
    표지 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반사판은 삼면체 코너 반사기(trihedral corner reflector)를 포함하는,
    표지 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 소스는 자율 주행 차량의 레이더 센서를 포함하는,
    표지 장치.
  13. 교통 또는 도로에 대한 표지(sign)를 디스플레이하는 표지 장치에 있어서,
    상기 표지를 디스플레이하고, 소스로부터 방사된 레이더 신호를 통과시키는 디스플레이부;
    복수의 공진기들을 포함하고, 상기 통과된 레이더 신호에서 상기 공진기들 각각의 공진 주파수를 갖는 신호를 차단 및 나머지 주파수의 신호를 통과시키는 필터; 및
    상기 필터를 통과한 신호를 반사하는 반사판
    을 포함하고,
    상기 반사된 신호에는 상기 표지의 식별 정보가 인코딩되어 있고, 상기 반사된 신호는 상기 필터와 상기 디스플레이부를 통과하여 상기 소스로 전송되는,
    표지 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 식별 정보는 N-자리(N-digit)를 갖고,
    상기 N-자리의 첫째 자리부터 상기 N-자리의 마지막 자리 각각은 서로 다른 주파수 각각과 대응되며,
    상기 공진 주파수는 상기 식별 정보의 제1 값을 갖는 자리의 대응 주파수와 동일한,
    표지 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 필터는 복수의 단위 셀들을 포함하고,
    상기 단위 셀들 각각은 상기 공진기들의 하나 이상의 개별 공진기를 포함하는,
    표지 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 단위 셀들 간의 간격(spacing)은 상기 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값의 절반과 대응되는,
    표지 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 필터는 상기 반사판과 제1 거리값만큼 이격된,
    표지 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 거리값은 상기 방사된 레이더 신호의 중심 주파수의 파장값과 일정값의 곱셈 결과보다 큰,
    표지 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 반사판은 삼면체 코너 반사기(trihedral corner reflector)를 포함하는,
    표지 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 소스는 자율 주행 차량의 레이더 센서를 포함하는,
    표지 장치.
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