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KR101853783B1 - 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 ｆｍｃｗ 레이더 장치 및 이를 이용한 감지 방법 - Google Patents

표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 ｆｍｃｗ 레이더 장치 및 이를 이용한 감지 방법 Download PDF

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KR101853783B1
KR101853783B1 KR1020170063361A KR20170063361A KR101853783B1 KR 101853783 B1 KR101853783 B1 KR 101853783B1 KR 1020170063361 A KR1020170063361 A KR 1020170063361A KR 20170063361 A KR20170063361 A KR 20170063361A KR 101853783 B1 KR101853783 B1 KR 101853783B1
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KR
South Korea
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doppler
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clutter
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KR1020170063361A
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이상일
Original Assignee
한화시스템 주식회사
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Abstract

표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치 및 이를 이용한 감지 방법이 개시된다. FMCW(frequency-modulated continuous wave) 레이더 신호를 생성하여 안테나(antenna)를 통해 방사하는 신호 파형 생성 모듈; 상기 안테나를 통해 방사된 후 반사되는 FMCW 레이더 신호를 수신하는 다채널 수신 모듈; 상기 다채널 수신 모듈에서 수신된 FMCW 레이더 신호를 이용하여 클러터(clutter)를 측정하고 매 CPI(coherent pulse interval)마다 거리-도플러 클러터 맵(range-Doppler clutter map)을 형성하는 신호 처리 모듈; 상기 신호 처리 모듈에서 형성된 거리-도플러 클러터 맵을 자차의 속도 정보를 이용하여 매 CPI마다 획득되는 거리-도플러 클러터 맵을 누적 형성하는 클러터 맵(clutter map) 누적 형성 모듈; 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈에 의해 누적 형성되는 거리-도플러 클러터 맵을 이용하여 표적을 검출하는 표적 검출 모듈을 구성한다. 상술한 구성에 의하면, 차량용 레이더의 클러터 맵 형성시에 안테나 빔 폭에서 측정되는 구간이 중첩되는 성질을 이용하여 거리-도플러 도메인의 과거 및 미래 데이터를 현재 데이터에 누적 합산하여 불특정 노이즈 영향을 최소화하여 클러터-맵의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 ＦＭＣＷ 레이더 장치 및 이를 이용한 감지 방법{FMCW RADAR APPARATUS OF VEHICLE FOR BUILDING CLUTTER MAP FOR IMPROVING TARGET DETECTION ABILITY AND METHOD OF DETECTING USING THE SAME}
본 발명은 레이더 장치 및 이를 이용한 감지 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 차량용 FMCW(frequency-modulated continuous wave) 레이더 장치 및 이를 이용한 감지 방법에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵(clutter map)을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치 및 이를 이용한 감지 방법에 관한 것이다.
기존에는 클러터 맵(clutter map)을 능동적으로 갱신하면서 주변의 장애물이나 표적을 감지하는 레이더 감지 방식이 이용되고 있다.
주변에 표적이 없는 상태의 클러터 신호를 저장한 디폴트 클러터 맵(default clutter-map)과 이를 주기적으로 갱신하는 클러터 맵을 이용하여 주변의 표적을 감지할 수 있다.
클러터 맵을 이용하는 경우 표적에 대한 감지 성능이 탁월하다.
그러나, 차량 레이더의 경우에는 차량의 이동 속도가 빠르고 차량의 이동에 따라 클러터 영역의 변화가 무쌍하여 차량 레이더로서의 대응 능력이 떨어지게 되는 단점이 있다. 시간에 따라 이동 속도에 따라 클러터 맵에 상당한 변화를 나타낸다.
또한, 클러터 맵의 형성 과정에서도 노이즈(noise)의 영향성을 감소시키는 데에도 미흡하다.
10-1619064 10-1040315
본 발명의 목적은 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치를 이용한 감지 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치는, FMCW(frequency-modulated continuous wave) 레이더 신호를 생성하여 안테나(antenna)를 통해 방사하는 신호 파형 생성 모듈; 상기 안테나를 통해 방사된 후 반사되는 FMCW 레이더 신호를 수신하는 다채널 수신 모듈; 상기 다채널 수신 모듈에서 수신된 FMCW 레이더 신호를 이용하여 클러터(clutter)를 측정하고 매 CPI(coherent pulse interval)마다 거리-도플러 클러터 맵(range-Doppler clutter map)을 형성하는 신호 처리 모듈; 상기 신호 처리 모듈에서 형성된 거리-도플러 클러터 맵을 자차의 속도 정보를 이용하여 매 CPI마다 획득되는 거리-도플러 클러터 맵을 누적 형성하는 클러터 맵(clutter map) 누적 형성 모듈; 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈에 의해 누적 형성되는 거리-도플러 클러터 맵을 이용하여 표적을 검출하는 표적 검출 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 표적 검출 모듈이 고해상도 거리 분해능에 의해 클러터에 가까운 표적의 검출 능력을 향상시킬 수 있도록 해당 도플러 영역을 관심 영역으로 지정하여 상기 표적 검출 모듈로 입력하는 관심 영역 지정 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 다채널 수신 모듈은, 광대역 LFM 신호를 수신 가능한 디램핑(deramping) 수신기로 구성될 수 있다.
그리고 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈은, 상기 자차의 속도 정보를 측정하는 자차 속도 정보 측정부; 상기 자차 속도 정보 측정부에서 측정된 자차의 속도 정보를 이용하여 도플러 효과가 발생하는 방향으로 거리-도플러 클러터 맵을 누적하여 재형성하는 도플러-도메인(Doppler-domain) 재형성부; 디램핑(derapming) 제어를 위한 초기 거리 설정 정보를 입력하는 거리 정보 입력부; 상기 거리 정보 입력된 초기 거리 설정 정보를 이용하여 상기 도플러-도메인 재형성부에서 재형성된 거리-도플러 클러터 맵의 거리-도메인 정보를 거리 방향으로 재설정하는 거리-도메인 재형성부; 상기 거리-도메인 재형성부에서 재설정되는 거리-도메인 정보를 반영하여 매 CPI마다 소정 시간 동안 누적되는 거리-도플러 클러터 맵을 재형성하는 거리-도플러 클러터 맵 형성부를 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치를 이용한 감지 방법은, 신호 파형 생성 모듈이 FMCW(frequency-modulated continuous wave) 레이더 신호를 생성하여 안테나(antenna)를 통해 방사하는 단계; 다채널 수신 모듈이 상기 안테나를 통해 방사된 후 반사되는 FMCW 레이더 신호를 수신하는 단계; 신호 처리 모듈이 상기 다채널 수신 모듈에서 수신된 FMCW 레이더 신호를 이용하여 클러터(clutter)를 측정하고 매 CPI(coherent pulse interval)마다 거리-도플러 클러터 맵(range-Doppler clutter map)을 형성하는 단계; 클러터 맵(clutter map) 누적 형성 모듈이 상기 신호 처리 모듈에서 형성된 거리-도플러 클러터 맵을 자차의 속도 정보를 이용하여 매 CPI마다 획득되는 거리-도플러 클러터 맵을 누적 형성하는 단계; 표적 검출 모듈이 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈에 의해 누적 형성되는 거리-도플러 클러터 맵을 이용하여 표적을 검출하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 표적 검출 모듈이 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈에 의해 누적 형성되는 거리-도플러 클러터 맵을 이용하여 표적을 검출하는 단계는, 관심 영역 지정 모듈이 상기 표적 검출 모듈이 고해상도 거리 분해능에 의해 클러터에 가까운 표적의 검출 능력을 향상시킬 수 있도록 해당 도플러 영역을 관심 영역으로 지정하여 상기 표적 검출 모듈로 입력하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 다채널 수신 모듈이 상기 안테나를 통해 방사된 후 반사되는 FMCW 레이더 신호를 수신하는 단계는, 상기 다채널 수신 모듈이 광대역 LFM 신호를 수신 가능한 디램핑(deramping) 수신기에 의해 FMCW 레이더 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈이 상기 신호 처리 모듈에서 형성된 거리-도플러 클러터 맵을 자차의 속도 정보를 이용하여 매 CPI마다 획득되는 거리-도플러 클러터 맵을 누적 형성하는 단계는, 자차 속도 정보 측정부가 상기 자차의 속도 정보를 측정하여 도플러-도메인 재형성부로 입력하는 단계; 상기 도플러-도메인 재형성부가 상기 자차 속도 정보 측정부에서 측정된 자차의 속도 정보를 입력받고 입력받은 자차의 속도 정보를 이용하여 도플러 효과가 발생하는 방향으로 거리-도플러 클러터 맵을 누적하여 재형성하는 단계; 거리 정보 입력부가 디램핑(derapming) 제어를 위한 초기 거리 설정 정보를 거리-도메인 재형성부로 입력하는 단계; 상기 거리-도메인 재형성부가 상기 거리 정보 입력된 초기 거리 설정 정보를 입력받고 입력받은 초기 거리 설정 정보를 이용하여 상기 도플러-도메인 재형성부에서 재형성된 거리-도플러 클러터 맵의 거리-도메인 정보를 거리 방향으로 재설정하는 단계; 거리-도플러 클러터 맵 형성부가 상기 거리-도메인 재형성부에서 재설정되는 거리-도메인 정보를 반영하여 매 CPI마다 소정 시간 동안 누적되는 거리-도플러 클러터 맵을 재형성하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치 및 이를 이용한 감지 방법에 의하면, 차량용 레이더의 클러터 맵 형성시에 안테나 빔 폭에서 측정되는 구간이 중첩되는 성질을 이용하여 거리-도플러 도메인의 과거 및 미래 데이터를 현재 데이터에 누적 합산하여 불특정 노이즈 영향을 최소화하여 클러터-맵의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러터 맵 누적 형성 모듈의 세부 구성도이다.
도 3은 거리-도플러 특성을 나타내는 모식도이다.
도 4는 클러터 스펙트럼과 표적 도플러 주파수와의 관계를 나타내는 거리-도플러 맵이다.
도 5는 중첩된 거리-도플러 클러터 맵의 형성 과정을 나타내는 모식도이다.
도 6은 이동할 도플러 및 거리와 관심 영역 지정에 의한 표적 추출에 대한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치를 이용한 감지 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러터 맵 누적 형성 프로세스의 세부 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치의 블록 구성도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치(100)는 신호 파형 생성 모듈(110), 다채널 수신 모듈(120), 신호 처리 모듈(130), 클러터 맵(clutter map) 누적 형성 모듈(140), 표적 검출 모듈(150)을 포함하도록 구성될 수 있다.
표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치(100)는 차량용 FMCW 레이더의 클러터 맵을 형성하는 과정에서 거리-도플러 도메인의 과거 및 미래 데이터를 현재 데이터에 누적 합산하여 클러터-맵의 정확도를 향상시키도록 구성된다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
신호 파형 생성 모듈(110)은 FMCW(frequency-modulated continuous wave) 레이더 신호를 생성하여 안테나(antenna)를 통해 방사하도록 구성될 수 있다.
송신 채널은 신호 파형 생성 모듈(110)에 의한 1개의 채널로 구성될 수 있다.
신호 파형 생성 모듈(110)은 FASTRamp 방식으로 제어될 수 있다.
다채널 수신 모듈(120)은 안테나를 통해 방사된 후 반사되는 FMCW 레이더 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
수신 채널은 다채널 수신 모듈(120)에 의해 여러 개의 수신 채널로 구성될 수 있다.
다채널 수신 모듈(120)은 광대역 LFM 신호를 수신 가능한 디램핑(deramping) 수신기로 구성될 수 있다. 이는 클러터의 거리 분해능을 향상하기 위한 것이다.
신호 처리 모듈(130)은 다채널 수신 모듈(120)에서 수신된 FMCW 레이더 신호를 이용하여 클러터(clutter)를 측정하고 매 CPI(coherent pulse interval)마다 거리-도플러 클러터 맵(range-Doppler clutter map)을 형성하도록 구성될 수 있다.
클러터 맵(clutter map) 누적 형성 모듈(140)은 신호 처리 모듈(120)에서 형성된 거리-도플러 클러터 맵을 자차의 속도 정보를 이용하여 매 CPI마다 획득되는 거리-도플러 클러터 맵을 누적 형성하도록 구성될 수 있다.
클러터 맵 누적 형성 모듈(140)은 클러터 맵의 형성시 거리-도플러 클러터 맵을 누적시키도록 구성되며, 디램핑(deramping) 제어를 위해 초기 거리 설정 정보를 이용하여 거리 방향으로 거리 정보를 재설정하고 매 CPI에서 획득된 일정 시간 동안 누적되는 거리 정보를 재설정하도록 구성될 수 있다. 그리고 CFAR 블록을 이용하여 클러터까지의 거리 정보를 추출하며 거리-도플러 클러터 맵의 클러터 영역에 있어서의 공간의 이동 표적 정보를 추출하도록 구성될 수 있다. 도 2 내지 도 6을 통해 좀 더 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러터 맵 누적 형성 모듈의 세부 구성도이고, 도 3은 거리-도플러 특성을 나타내는 모식도이고, 도 4는 클러터 스펙트럼과 표적 도플러 주파수와의 관계를 나타내는 거리-도플러 맵이고, 도 5는 중첩된 거리-도플러 클러터 맵의 형성 과정을 나타내는 모식도이고, 도 6은 이동할 도플러 및 거리와 관심 영역 지정에 의한 표적 추출에 대한 모식도이다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러터 맵 누적 형성 모듈(140)은 자차 속도 정보 측정부(141), 도플러-도메인(Doppler-domain) 재형성부(142), 거리 정보 입력부(143), 거리-도메인 재형성부(144), 거리-도플러 클러터 맵 형성부(145)를 포함하도록 구성될 수 있다.
클러터 맵 누적 형성 모듈(140)은 움직이는 차량에서 측정되는 과거의 클러터 맵과 미래의 클러터 맵을 현재의 클러터 맵에 누적 형성하여 매 순간 현재의 클러터 맵의 노이즈를 줄이고 신호 대 잡음비를 높일 수 있으며, 표적 검출 능력을 향상시킬 수 있다.
여기서, 자차 속도 정보 측정부(141)는 자차의 속도 정보를 측정하도록 구성될 수 있다.
도플러-도메인(Doppler-domain) 재형성부(142)는 자차 속도 정보 측정부(141)에서 측정된 자차의 속도 정보를 이용하여 도플러 효과가 발생하는 방향으로 거리-도플러 클러터 맵을 누적하여 재형성하도록 구성될 수 있다.
자차의 이동에 따라 Fast Ramp 특성을 이용하여 클러터 영역을 바라보게 되면, 도 3과 같이 동일 거리 영역과 동일 주파수 특성을 갖는 거리-도플러 맵이 형성될 수 있다.
도 4에서는 클러터 스펙트럼과 표적 도플러 주파수의 관계가 나타나 있는데, 자차의 속동 PEK라서 0부터 +도플러주파수까지 다양하게 입력된다.
도 5에서는 중첩된 거리-도플러 클러터 맵의 형성 과정이 나타나 있다. 자차의 이동에 따라 클러터 맵들의 중첩된 구간의 데이터를 추출하여 거리-도플러 클러터 맵의 누적에 활용하도록 구성될 수 있다. 이때, 자차의 현재 위치에서 볼 때 과거 위치와 미래의 위치의 데이터에서 중첩된 구간의 데이터를 추출하여 현재 데이터에 누적하게 된다. 시간에 따른 매 CPI의 데이터를 N개 누적해서 거리-도플러 클러터 맵을 형성할 수 있다. 한편, 도 5에서 가드레일과 같은 클러터가 있는 경우에는 가드레일이 고정 클러터로서 자차 속도의 도플러 특성을 나타내게 된다.
도 6에서는 거리-도플러 클러터 맵이 형성되는 과정을 나타내며, CPI 시간 정보와 자차 속도를 기초로 진행 방향의 도플러 BIN을 계산하고, CPI별 시간 초기 정보와 CPI별 초기 거리 지연 차를 계산하여 이동할 거리 BIN을 계산하도록 구성되어 있다. 또한, 이를 기초로 거리-도플러 클러터 맵을 형성하며, 관심 영역이 지정되는 해당 관심 영역에 대해 CFAR 블록이 표적을 검출하도록 구성된다.
다시 도 2를 참조하면, 거리 정보 입력부(143)는 디램핑(derapming) 제어를 위한 초기 거리 설정 정보를 입력하도록 구성될 수 있다. 그리고 거리-도메인 재형성부(144)는 거리 정보 입력된 초기 거리 설정 정보를 이용하여 도플러-도메인 재형성부(142)에서 재형성된 거리-도플러 클러터 맵의 거리-도메인 정보를 거리 방향으로 재설정하도록 구성될 수 있다.
거리-도플러의 N개의 데이터를 누적하는 경우 자차의 이동 속도에 의해 매 CPI마다 도플러 스펙트럼 정보가 변화하게 되므로 도플러 부분을 보상하는 부분과 매 CPI마다 디램핑(deramping)을 위한 거리 설정에 의해 거리 정보가 변화하게 된다. 이에, 거리 정보 입력부(143) 및 거리-도메인 재형성부(144)는 변화하는 거리 정보를 보정하도록 구성된다.
거리-도플러 클러터 맵 형성부(145)는 거리-도메인 재형성부(144)에서 재설정되는 거리-도메인 정보를 반영하여 매 CPI(coherent pulse interval)마다 소정 시간 동안 누적되는 거리-도플러(range-Doppler) 클러터 맵을 재형성하도록 구성될 수 있다.
표적 검출 모듈(150)은 클러터 맵 누적 형성 모듈(140)에 의해 누적 형성되는 거리-도플러 클러터 맵을 이용하여 표적을 검출하도록 구성될 수 있다.
관심 영역 지정 모듈(160)은 표적 검출 모듈(150)이 고해상도 거리 분해능에 의해 클러터에 가까운 표적의 검출 능력을 향상시킬 수 있도록 해당 도플러 영역을 관심 영역으로 지정하여 표적 검출 모듈(150)로 입력하도록 구성될 수 있다.
관심 영역 지정 모듈(160)은 관심 있는 영역의 도플러 영역을 지정하여 클러터 특성을 추정하는 구성으로서, 고해상도 거리 분해능에 의해 이동체의 표적 검출 능력을 향상시키기 위한 구성이다.
예를 들어, 가드레일과 같은 클러터를 관심 영역을 지정하여 레이더의 수평 보정 능력을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치를 이용한 감지 방법의 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 먼저 신호 파형 생성 모듈(110)이 FMCW(frequency-modulated continuous wave) 레이더 신호를 생성하여 안테나(antenna)를 통해 방사한다(S101).
다음으로, 다채널 수신 모듈(120)이 안테나를 통해 방사된 후 반사되는 FMCW 레이더 신호를 수신한다(S102).
여기서, 다채널 수신 모듈(120)이 광대역 LFM 신호를 수신 가능한 디램핑(deramping) 수신기에 의해 FMCW 레이더 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 신호 처리 모듈(130)이 다채널 수신 모듈(120)에서 수신된 FMCW 레이더 신호를 이용하여 클러터(clutter)를 측정하고 매 CPI(coherent pulse interval)마다 거리-도플러 클러터 맵(range-Doppler clutter map)을 형성한다(S103).
다음으로, 클러터 맵(clutter map) 누적 형성 모듈(140)이 신호 처리 모듈(120)에서 형성된 거리-도플러 클러터 맵을 자차의 속도 정보를 이용하여 매 CPI마다 획득되는 거리-도플러 클러터 맵을 누적 형성한다(S104).
다음으로, 표적 검출 모듈(150)이 클러터 맵 누적 형성 모듈(140)에 의해 누적 형성되는 거리-도플러 클러터 맵을 이용하여 표적을 검출한다(S105).
여기서, 관심 영역 지정 모듈(160)이 표적 검출 모듈(150)이 고해상도 거리 분해능에 의해 클러터에 가까운 표적의 검출 능력을 향상시킬 수 있도록 해당 도플러 영역을 관심 영역으로 지정하여 표적 검출 모듈(150)로 입력하도록 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러터 맵 누적 형성 프로세스의 세부 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 자차 속도 정보 측정부(141)가 자차의 속도 정보를 측정하여 도플러-도메인 재형성부(142)로 입력한다(S104a).
다음으로, 도플러-도메인 재형성부(142)가 자차 속도 정보 측정부(141)에서 측정된 자차의 속도 정보를 입력받고 입력받은 자차의 속도 정보를 이용하여 도플러 효과가 발생하는 방향으로 거리-도플러 클러터 맵을 누적하여 재형성한다(S104b).
다음으로, 거리 정보 입력부(143)가 디램핑(derapming) 제어를 위한 초기 거리 설정 정보를 거리-도메인 재형성부(144)로 입력한다(S104c).
다음으로, 거리-도메인 재형성부(144)가 거리 정보 입력된 초기 거리 설정 정보를 입력받고 입력받은 초기 거리 설정 정보를 이용하여 도플러-도메인 재형성부(142)에서 재형성된 거리-도플러 클러터 맵의 거리-도메인 정보를 거리 방향으로 재설정한다(S104d).
다음으로, 거리-도플러 클러터 맵 형성부(145)가 거리-도메인 재형성부(144)에서 재설정되는 거리-도메인 정보를 반영하여 매 CPI마다 소정 시간 동안 누적되는 거리-도플러 클러터 맵을 재형성한다(S104e).
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 신호 파형 생성 모듈
120: 다채널 수신 모듈
130: 신호 처리 모듈
140: 클러터 맵 누적 형성 모듈
141: 자차 속도 정보 측정부
142: 도플러-도메인 재형성부
143: 거리 정보 입력부
144: 거리-도메인 재형성부
145: 거리-도플러 클러터 맵 형성부
150: 표적 검출 모듈
160: 관심 영역 지정 모듈

Claims (8)

  1. FMCW(frequency-modulated continuous wave) 레이더 신호를 생성하여 안테나(antenna)를 통해 방사하는 신호 파형 생성 모듈;
    상기 안테나를 통해 방사된 후 반사되는 FMCW 레이더 신호를 수신하는 다채널 수신 모듈;
    상기 다채널 수신 모듈에서 수신된 FMCW 레이더 신호를 이용하여 클러터(clutter)를 측정하고 매 CPI(coherent pulse interval)마다 거리-도플러 클러터 맵(range-Doppler clutter map)을 형성하는 신호 처리 모듈;
    상기 신호 처리 모듈에서 형성된 거리-도플러 클러터 맵을 자차의 속도 정보를 이용하여 매 CPI마다 획득되는 거리-도플러 클러터 맵을 누적 형성하는 클러터 맵(clutter map) 누적 형성 모듈;
    상기 클러터 맵 누적 형성 모듈에 의해 누적 형성되는 거리-도플러 클러터 맵을 이용하여 표적을 검출하는 표적 검출 모듈을 포함하는 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표적 검출 모듈이 고해상도 거리 분해능에 의해 클러터에 가까운 표적의 검출 능력을 향상시킬 수 있도록 해당 도플러 영역을 관심 영역으로 지정하여 상기 표적 검출 모듈로 입력하는 관심 영역 지정 모듈을 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다채널 수신 모듈은,
    광대역 LFM 신호를 수신 가능한 디램핑(deramping) 수신기로 구성되는 것을 특징으로 하는 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈은,
    상기 자차의 속도 정보를 측정하는 자차 속도 정보 측정부;
    상기 자차 속도 정보 측정부에서 측정된 자차의 속도 정보를 이용하여 도플러 효과가 발생하는 방향으로 거리-도플러 클러터 맵을 누적하여 재형성하는 도플러-도메인(Doppler-domain) 재형성부;
    디램핑(derapming) 제어를 위한 초기 거리 설정 정보를 입력하는 거리 정보 입력부;
    상기 거리 정보 입력된 초기 거리 설정 정보를 이용하여 상기 도플러-도메인 재형성부에서 재형성된 거리-도플러 클러터 맵의 거리-도메인 정보를 거리 방향으로 재설정하는 거리-도메인 재형성부;
    상기 거리-도메인 재형성부에서 재설정되는 거리-도메인 정보를 반영하여 매 CPI마다 소정 시간 동안 누적되는 거리-도플러 클러터 맵을 재형성하는 거리-도플러 클러터 맵 형성부를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 장치.
  5. 신호 파형 생성 모듈이 FMCW(frequency-modulated continuous wave) 레이더 신호를 생성하여 안테나(antenna)를 통해 방사하는 단계;
    다채널 수신 모듈이 상기 안테나를 통해 방사된 후 반사되는 FMCW 레이더 신호를 수신하는 단계;
    신호 처리 모듈이 상기 다채널 수신 모듈에서 수신된 FMCW 레이더 신호를 이용하여 클러터(clutter)를 측정하고 매 CPI(coherent pulse interval)마다 거리-도플러 클러터 맵(range-Doppler clutter map)을 형성하는 단계;
    클러터 맵(clutter map) 누적 형성 모듈이 상기 신호 처리 모듈에서 형성된 거리-도플러 클러터 맵을 자차의 속도 정보를 이용하여 매 CPI마다 획득되는 거리-도플러 클러터 맵을 누적 형성하는 단계;
    표적 검출 모듈이 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈에 의해 누적 형성되는 거리-도플러 클러터 맵을 이용하여 표적을 검출하는 단계를 포함하는 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 표적 검출 모듈이 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈에 의해 누적 형성되는 거리-도플러 클러터 맵을 이용하여 표적을 검출하는 단계는,
    관심 영역 지정 모듈이 상기 표적 검출 모듈이 고해상도 거리 분해능에 의해 클러터에 가까운 표적의 검출 능력을 향상시킬 수 있도록 해당 도플러 영역을 관심 영역으로 지정하여 상기 표적 검출 모듈로 입력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 다채널 수신 모듈이 상기 안테나를 통해 방사된 후 반사되는 FMCW 레이더 신호를 수신하는 단계는,
    상기 다채널 수신 모듈이 광대역 LFM 신호를 수신 가능한 디램핑(deramping) 수신기에 의해 FMCW 레이더 신호를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 클러터 맵 누적 형성 모듈이 상기 신호 처리 모듈에서 형성된 거리-도플러 클러터 맵을 자차의 속도 정보를 이용하여 매 CPI마다 획득되는 거리-도플러 클러터 맵을 누적 형성하는 단계는,
    자차 속도 정보 측정부가 상기 자차의 속도 정보를 측정하여 도플러-도메인 재형성부로 입력하는 단계;
    상기 도플러-도메인 재형성부가 상기 자차 속도 정보 측정부에서 측정된 자차의 속도 정보를 입력받고 입력받은 자차의 속도 정보를 이용하여 도플러 효과가 발생하는 방향으로 거리-도플러 클러터 맵을 누적하여 재형성하는 단계;
    거리 정보 입력부가 디램핑(derapming) 제어를 위한 초기 거리 설정 정보를 거리-도메인 재형성부로 입력하는 단계;
    상기 거리-도메인 재형성부가 상기 거리 정보 입력된 초기 거리 설정 정보를 입력받고 입력받은 초기 거리 설정 정보를 이용하여 상기 도플러-도메인 재형성부에서 재형성된 거리-도플러 클러터 맵의 거리-도메인 정보를 거리 방향으로 재설정하는 단계;
    거리-도플러 클러터 맵 형성부가 상기 거리-도메인 재형성부에서 재설정되는 거리-도메인 정보를 반영하여 매 CPI마다 소정 시간 동안 누적되는 거리-도플러 클러터 맵을 재형성하는 단계를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 FMCW 레이더 방법.
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