Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR101892306B1 - Fmcw 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치 - Google Patents

Fmcw 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101892306B1
KR101892306B1 KR1020130157727A KR20130157727A KR101892306B1 KR 101892306 B1 KR101892306 B1 KR 101892306B1 KR 1020130157727 A KR1020130157727 A KR 1020130157727A KR 20130157727 A KR20130157727 A KR 20130157727A KR 101892306 B1 KR101892306 B1 KR 101892306B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
information
frequency spectrum
vehicle
road environment
frequency
Prior art date
Application number
KR1020130157727A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150071113A (ko
Inventor
이재은
임해승
정성희
Original Assignee
주식회사 만도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 만도 filed Critical 주식회사 만도
Priority to KR1020130157727A priority Critical patent/KR101892306B1/ko
Priority to US14/316,480 priority patent/US9952314B2/en
Priority to DE102014009648.3A priority patent/DE102014009648A1/de
Priority to CN201410297992.9A priority patent/CN104730522B/zh
Publication of KR20150071113A publication Critical patent/KR20150071113A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101892306B1 publication Critical patent/KR101892306B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/583—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G01S13/345—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using triangular modulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/415—Identification of targets based on measurements of movement associated with the target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/932—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles using own vehicle data, e.g. ground speed, steering wheel direction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9321—Velocity regulation, e.g. cruise control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/411—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity
    • G01S7/412—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity based on a comparison between measured values and known or stored values

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FMCW 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치가 개시되어 있다. FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더를 기반으로 도로 환경을 탐지하는 방법은 FMCW 레이더가 제1 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제1 주파수 스펙트럼을 획득하고 차량이 제1 스캔을 수행시의 제1 속도 정보를 기반으로 제1 주파수 스펙트럼을 쉬프트하는 단계, FMCW 레이더가 제2 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제2 주파수 스펙트럼을 획득하고 차량이 제2 스캔을 수행시의 제2 속도 정보를 기반으로 제2 주파수 스펙트럼을 쉬프트하는 단계, 쉬프트된 제1 주파수 스펙트럼과 쉬프트된 제2 주파수 스펙트럼의 코릴레이션(correlation) 정보를 획득하는 단계와 코릴레이션 정보와 설정된 임계값을 비교하여 도로 환경을 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

FMCW 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치{Method and apparatus for detecting road environment based on frequency modulated continuous wave radar}
본 발명은 도로 환경 센싱 방법에 관한 것으로써 보다 상세하게는 FMCW 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치에 관한 것이다.
ITU-R에서는 교통정보 및 제어 시스템(Transport Information and Control Systems: TICS)과 관련된 여러 가지 항목들을 권고하고 있다. 교통 정보 및 제어 시스템이란 지상 교통 시스템의 안전과 효율성 및 관리 방법을 향상시키기 위해 컴퓨터, 통신, 위치 정보 및 차량기술이 집약된 시스템이다.
TICS 가운데 차량의 직접적인 주행과 관련된 차량 제어 시스템(Advanced Vehicle Control Systems: AVCS)에서는 충돌 방지를 위해 요구되는 몇 가지 사항들을 포함하고 있는데, 차량용 레이더도 운전자의 보조를 통한 안전한 차량 운행을 위해 적용 가능한 기술 중의 하나이다.
차량용 레이더로는 1980년대 초 일본에서 레이저를 이용한 레이더가 상용화된 적이 있으나, 레이저는 여러 가지 기상 조건 등에 너무 민감하여 현재는 밀리미터파를 이용한 방식이 널리 보급된 실정이다. 밀리미터파를 이용한 차량용 레이더는 응용의 특성상 여러 가지 기상조건에서도 비교적 오류가 적고 사용이 용이하다는 특성을 갖고 있어 현재에는 가장 활발히 연구되고 있는 분야이다. 이 방식은 1970년대 초반부터 연구가 되기 시작하여 현재에는 다양한 제품들이 차량에 부착되어 운용되고 있는 상태이다. 차량 레이더를 응용한 기술들은 능동 주행 조정장치(active cruise control), 적응형 주행 조정 장치(adaptive cruise control) 또는 지능형 주행 조정장치(intelligent cruise control) 등으로 불리는데, 이들 기술을 차량에 응용하고 있는 대표적인 업체로는 Daimler-Benz, BMW, Jaguar, Nissan 등이 있다. 특히 위와 같은 응용 사례들이 레이더를 이용한 단순한 경고 수준을 넘어 직접적인 차량 제어를 수행한다는 사실은 상당한 기술적 진보라 할 수 있겠다.
우리나라에서는 2001년 4월에 전파법 제9조의 규정에 의거, 지능형 교통 시스템과 관련하여 차량 레이더용 주파수를 특정 소출력 무선국으로 분류하여 분배하였다. 주파수 대역은 76GHz~77GHz의 1GHz 대역폭이며, 용도는 차량 등의 충돌방지로 규정하고 있다
본 발명의 제1 목적은 FMCW 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법을 제공하는 것이다.
*본 발명의 제2 목적은 FMCW 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법을 수행하는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더를 기반으로 도로 환경을 탐지하는 방법은 상기 FMCW 레이더가 제1 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제1 주파수 스펙트럼을 획득하고 상기 차량이 상기 제1 스캔을 수행시의 제1 속도 정보를 기반으로 상기 제1 주파수 스펙트럼을 쉬프트하는 단계, 상기 FMCW 레이더가 제2 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제2 주파수 스펙트럼을 획득하고 상기 차량이 상기 제2 스캔을 수행시의 제2 속도 정보를 기반으로 상기 제2 주파수 스펙트럼을 쉬프트하는 단계, 상기 쉬프트된 제1 주파수 스펙트럼과 상기 쉬프트된 제2 주파수 스펙트럼의 코릴레이션(correlation) 정보를 회득하는 단계와 상기 코릴레이션 정보와 설정된 임계값을 비교하여 상기 도로 환경을 탐지하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 코릴레이션 정보와 설정된 임계값을 비교하여 상기 도로 환경을 탐지하는 단계는 상기 코릴레이션 값이 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 차량의 주변에 고정된 구조물이 존재하는 것으로 판단하는 단계와 상기 코릴레이션 값이 상기 임계값보다 작거나 같은 경우, 상기 차량의 주변에 상기 고정된 구조물이 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 속도 정보는 획득된 상기 제1 주파수 스펙트럼의 피크 정보를 기반으로 획득되고 상기 제2 속도 정보는 획득된 상기 제2 주파수 스펙트럼의 피크 정보를 기반으로 획득될 수 있다. 상기 제1 속도 정보 및 상기 제2 속도 정보는 상기 차량이 운행 중인 도로 환경에 대한 정보를 기반으로 산출되는 정보일 수 있다. 상기 제1 속도 정보 및 상기 제2 속도 정보는 상기 차량이 곡선 차로를 운행하는 경우 상기 곡선 차로의 곡률 정보를 고려하여 산출되는 값일 수 있다. 상기 곡률 정보는 차선 영역을 검출하고 검출된 상기 차선 영역을 기반으로 곡선 템플릿 정합을 통해 획득되는 정보일 수 있다.
상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 도로 환경을 탐지하는 FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더에 있어서, 상기 레이더는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 제1 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제1 주파수 스펙트럼을 획득하고 상기 차량이 상기 제1 스캔을 수행시의 제1 속도 정보를 기반으로 상기 제1 주파수 스펙트럼을 쉬프트하고, 제2 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제2 주파수 스펙트럼을 획득하고 상기 차량이 상기 제2 스캔을 수행시의 제2 속도 정보를 기반으로 상기 제2 주파수 스펙트럼을 쉬프트하고, 상기 쉬프트된 제1 주파수 스펙트럼과 상기 쉬프트된 제2 주파수 스펙트럼의 코릴레이션(correlation) 정보를 획득하고, 상기 코릴레이션 정보와 설정된 임계값을 비교하여 상기 도로 환경을 탐지하도록 구현될 수 있다. 상기 프로세서는 상기 코릴레이션 값이 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 차량의 주변에 고정된 구조물이 존재하는 것으로 판단하고, 상기 코릴레이션 값이 상기 임계값보다 작거나 같은 경우, 상기 차량의 주변에 상기 고정된 구조물이 존재하지 않는 것으로 판단하도록 구현될 수 있다. 상기 제1 속도 정보는 획득된 상기 제1 주파수 스펙트럼의 피크 정보를 기반으로 획득되고 상기 제2 속도 정보는 획득된 상기 제2 주파수 스펙트럼의 피크 정보를 기반으로 획득될 수 있다. 상기 제1 속도 정보 및 상기 제2 속도 정보는 상기 차량이 운행 중인 도로 환경에 대한 정보를 기반으로 산출될 수 있다. 상기 제1 속도 정보 및 상기 제2 속도 정보는 상기 차량이 곡선 차로를 운행하는 경우 상기 곡선 차로의 곡률 정보를 고려하여 산출되는 값일 수 있다. 상기 곡률 정보는 차선 영역을 검출하고 검출된 상기 차선 영역을 기반으로 곡선 템플릿 정합을 통해 획득되는 정보일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치를 사용함으로써 도로 환경 정보를 정확하게 판단할 수 있다. FMCW 레이더를 기반으로 고정된 위치에 존재하는 도로 환경 정보(예를 들어, 가드 레일, 터널 등)를 정확하게 센싱할 수 있다. 본 발명을 적용하는 경우, 가드 레일이나 터널 등의 구조물이 도로상에 있는 경우 해당 구조물에 대한 정보를 정확하게 센싱하고 이를 기반으로 움직이는 물체에 대한 정보 또한 정확하게 센싱할 수 있다.
도 1은 FMCW 레이더를 사용하여 객체를 감지하는 방법을 나타낸 그래프이다.
도 2는 FMCW 레이더를 사용하여 타겟을 센싱하는 방법을 나타낸 그래프이다.
도 3은 DFT를 기반으로 비트 신호를 샘플링한 그래프를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도로 환경 탐지 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도로 환경 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도로 환경 탐지 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도로의 곡률을 산출하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 곡선 템플릿 정합을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 장치에 대한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 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 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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에서는 FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더를 기반으로 차량 운행시 도로 환경을 센싱하는 방법에 대해 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 주변 환경 센싱 방법을 사용함으로써 보다 정확하게 주변 환경에 대해 센싱할 수 있다.
*도 1은 FMCW 레이더를 사용하여 객체를 감지하는 방법을 나타낸 그래프이다.
FWCW 레이더는 주파수 변조된 연속 신호를 타겟으로 전송하여 타겟과의 거리와 타겟의 속도에 대해 측정할 수 있다.
일반적인 CW(continuous wave) 레이더의 경우, 움직이는 물체의 속도는 측정할 수 있으나, 상대적으로 좁은 대역폭으로 인해 거리를 측정할 수 없다. 따라서 FMCW 레이더는 송신파의 진폭, 주파수 또는 위상을 변조시켜 줌으로써 대역폭을 넓혀주어 거리 측정 및 속도 측정을 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 레이더와 거리 R만큼 떨어진 물체가 정지해있다고 가정하는 경우, 시간에 따른 주파수 파형을 나타낸다. 먼저 제1 파형과 같이 리니어(linear)하게 주파수 변조된 신호를 송신하면 거리 R의 물체에 반사되어
Figure 112013115746473-pat00001
의 시간 딜레이 이후 FMCW 레이더에 수신된다. 여기서, R은 타겟과의 거리이고, c는 빛의 속도(
Figure 112013115746473-pat00002
)이다. 이때 송신한 신호와 수신된 신호를 서로 믹싱하면 그 차이 주파수를 얻어낼 수 있는데 그 주파수는 아래의 수학식 1과 같다.
<수학식 1>
Figure 112013115746473-pat00003
수학식 1에서 산출된 차이 주파수 정보를 기반으로 아래의 수학식 2에 대입하여 거리 R을 결정할 수 있다.
<수학식 2>
Figure 112013115746473-pat00004

도 2는 FMCW 레이더를 사용하여 타겟을 센싱하는 방법을 나타낸 그래프이다.
FMCW 레이더와 거리 R만큼 떨어진 물체가 상대 속도
Figure 112013115746473-pat00005
로 움직이고 있다고 가정한다.
FMCW 레이더는 주파수 변조된 연속 신호를 타겟의 속도와 거리를 측정하기 위해 전송할 수 있다. 이러한 경우,
Figure 112013115746473-pat00006
의 타임 딜레이와 도플러 효과에 의해 발생한 아래의 수학식 3과 같은 주파수 쉬프트가 발생한다.
<수학식 3>
Figure 112013115746473-pat00007
Figure 112013115746473-pat00008
송신된 신호와 수신된 신호를 믹싱하면 도 2의 하단과 같이 거리에 따른 시간-딜레이로 인한 주파수 변화
Figure 112013115746473-pat00009
와 도플러 효과에 의한 주파수 변화
Figure 112013115746473-pat00010
(doppler frequency)의 합과 차를 얻을 수 있고 이를 연립하면, 아래의 수학식 4와 같이 거리와 속도의 정보를 얻을 수 있다.
<수학식 4>
Figure 112013115746473-pat00011
비트 주파수 와 도플러 주파수는 시그널 프로세싱에 의해 획득될 수 있다.
비트 주파수는 전송 신호와 수신 신호 사이의 차이를 나타낼 수 있다. 업 처프일 때 비트 주파수는
Figure 112013115746473-pat00012
로 표현되고, 다운 처프일 때 주파수는
Figure 112013115746473-pat00013
로 표현될 수 있다.
각 처프 주기에서
Figure 112013115746473-pat00014
포인트의 DFT(discrete fourier transform)를 수행하여 주파수
Figure 112013115746473-pat00015
로 샘플링된 비트 신호의 주파수 스펙트럼을 획득할 수 있다. FMCW 레이더에서 결정된 비트 신호의 주파수 스펙트럼을 기반으로 주변 환경을 센싱하여 주변에 존재하는 물체를 탐지할 수 있다. FMCW 레이더는 FMCW 레이더의 신호 수신부가 센싱 신호가 타겟에서 반사된 신호를 수신하는 동안 FMCW 레이더의 신호 송신부는 여전히 센싱 신호를 송신할 수 있다. FMCW 레이더는 수신된 신호와 전송된 센싱 신호의 파형을 믹스하여 비트 신호를 생성할 수 있다. 하나 이상의 타겟이 존재하는 경우 믹서의 출력은 하나 이상의 다른 주파수 대역을 가진 비트 신호가 생성될 수 있다.
도 3은 DFT를 기반으로 비트 신호를 샘플링한 그래프를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 각 처프(chirp) 주기에서
Figure 112013115746473-pat00016
포인트의 DFT를 수행하여 주파수
Figure 112013115746473-pat00017
로 샘플링된 비트 신호의 스펙트럼이다.
Figure 112013115746473-pat00018
는 주파수 스텝(frequency step)이고
Figure 112013115746473-pat00019
는 처프 주기 T에서 데이터 샘플의 개수를 나타낸다.
FMCW 레이더의 경우 업 처프(up chirp)와 다운 처프(down chirp) 각각에서 추출되는 주파수 피크 정보를 페어링하여 타겟 정보를 생성하게 된다.
전방의 차량의 상대 속도가 양의 값(예를 들어, 자신의 차보다 더 멀어진 경우) 주파수 상승 구간인 업 처프와 주파수 하강 구간인 다운 처프에서 검출된 비트 주파수는
Figure 112013115746473-pat00020
와
Figure 112013115746473-pat00021
이다. 즉,
Figure 112013115746473-pat00022
을 기준으로
Figure 112013115746473-pat00023
값으로 대칭되게 시프트한 값이 바로
Figure 112013115746473-pat00024
및
Figure 112013115746473-pat00025
이므로 조합을 찾게 되면 거리와 속도를 구할 수 있는데, 이러한 방법을 페어링 알고리즘이라고 한다.
페어링 알고리즘을 수행함에 있어서 타겟이 2개인 경우에 타겟보다 많은 타겟이 검출될 수 있고, 이러한 타겟들을 고스트 타겟(ghost target)이라고 한다. 이러한 고스트 타겟이 존재하는 경우, FMCW 레이더에서 정확하게 물체를 센싱하기 어렵다.
페어링 알고리즘을 수행시 타겟의 수가 많아지면 그에 따라 고스트 타겟도 많이 발생하게 된다. 고스트 타겟이 발생하지 않도록 다양한 기법이 사용이 되지만 업 처프/다운 처프에서 추출되는 주파수 피크가 많아질수록 고스트 타겟의 발생 확률은 높아지게 된다. 터널이나 가드 레일과 같이 도로상에 구조물이 길게 퍼져서 존재하는 경우에는 더욱 레이더가 센싱하기 어려운 상황이 발생할 수 있고, 이러한 경우에 고스트 타겟의 발생으로 인해 레이더의 감지 및 제어 안정성이 위협을 받을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더를 기반으로 한 센싱 방법은 획득된 비트 시그널의 주파수 스펙트럼 및 차량의 속도에 대한 정보를 기반으로 가드 레일이나 터널과 같은 도로 주변의 정지된 물체에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이러한 방법으로 FMCW 레이더가 도로 환경에 대한 정보를 정확하게 획득할 수 있을 뿐만 아니라 도로에서 움직이는 다른 타겟에 대한 정보를 더욱 정확하게 판단할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도로 환경 탐지 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4의 좌측 그래프 (a), (b)를 참조하면, FMCW 신호를 송신하여 수신된 신호와 믹싱한 이후 획득한 비트 시그널의 주파수 스펙트럼을 나타낸다. FMCW 레이더가 센싱하는 지역에 가드 레일이나 터널 등은 거리에 따라 길게 분포하고 있기 때문에 해당 영역의 주파수 스펙트럼의 레벨이 상승하게 된다.
도 4의 그래프에서 x 축은 유효 주파수 범위이고, y 축은 비트 신호의 크기가 되는데 전체 유효 주파수 영역에서 추출되는 주파수 스펙트럼은 피크를 포함할 수 있다. 도 4에서와 같이 특정한 영역 내에서 많은 피크에 대한 정보를 기반으로 도로 주변 환경에 대한 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도 4의 우측 그래프(c), (d)와 같이 운행 중인 차량의 속도만큼 좌 또는 우로 각각 쉬프트된 스펙트럼에서 주파수 오프셋을 제거한 후 주파수 스펙트럼에 대한 코릴레이션(correlation)을 취하는 방법을 기반으로 도로 주변의 구조물에 대한 정보를 획득할 수 있다. 주파수 스펙트럼 간 코릴레이션은 코릴레이션 함수를 기반으로 수행될 수 있다. 코릴레이션 함수는 두 신호 간에 또는 같은 신호간의 성분의 유사성을 나타내는 함수일 수 있다.
차량의 주변에 위치한 가드 레일이나 터널과 같은 환경은 고정적인 위치에서 존재하는 객체이기 때문에 차량의 속도를 고려하여 쉬프트된 스펙트럼에서 주파수 오프셋을 제거한 후 주파수 스펙트럼에 대한 코릴레이션을 취하는 경우 높은 코릴레이션 값을 얻을 수 있다. 이때 주파수 스펙트럼을 쉬프트하기 위해 사용되는 차량의 속도는 차량 내의 속도 센서를 통해 획득되거나, 업 처프 및 다운 처프 각각의 주파수 스펙트럼에서 대표 피크를 추출하여 이를 통해 자차 속도를 추정할 수도 있다.
즉, 획득한 두 개의 주파수 스펙트럼이 높은 코릴레이션 값을 가지는 경우, 현재 운행 중인 차량의 주변에 도로 구조물(가드 레일, 터널)등이 존재한다고 판단할 수 있다. FMCW 레이더는 스캔을 수행할 때마다 업 처프/다운 처프의 주파수 스펙트럼에 대한 코릴레이션 정보를 획득하고 획득한 코릴레이션 정보와 특정 레벨의 임계값을 비교하여 운행 중인 도로 주변에 가드 레일이나 철제 터널 등의 구조물이 존재하는지 여부를 인식할 수가 있다.
예를 들어, FMCW 레이더는 아래와 같은 동작을 수행할 수 있다. FMCW 레이더는 제1 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제1 주파수 스펙트럼을 획득하고 차량이 제1 스캔을 수행시의 제1 속도 정보를 기반으로 제1 주파수 스펙트럼을 쉬프트할 수 있다. 또한, FMCW 레이더가 제2 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제2 주파수 스펙트럼을 획득하고 차량이 제2 스캔을 수행시의 제2 속도 정보를 기반으로 제2 주파수 스펙트럼을 쉬프트할 수 있다. 쉬프트된 제1 주파수 스펙트럼과 쉬프트된 제2 주파수 스펙트럼의 코릴레이션 정보를 획득하고, 획득한 코릴레이션 정보와 설정된 임계값을 비교하여 도로 환경을 탐지할 수 있다.
이러한 도로 주변 구조물 탐색 방법을 기반으로 가드레일이나 터널 등과 같은 도로 주변의 구조물이 도로 상에 많이 존재 여부에 대해서도 판단하고, 코릴레이션이 발생하는 영역을 고려하여 해당 주파수 영역을 제외함으로써 움직이는 물체(예를 들어, 운행 중인 주변 차량)에 대한 정보를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도로 환경 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, FMCW 레이더를 기반으로 센싱된 주파수 스펙트럼을 획득한다(단계 S500).
전술한 바와 같이 FMCW 레이더는 타겟의 거리와 속도를 측정하기 위한 주파수 변조된 연속 센싱 신호를 전송할 수 있다. 전송된 연속 센싱 신호는 센싱 범위에 있는 물체에서 반사될 수 있고, FMCW 레이더는 센싱 신호에 대한 응답 신호(또는 반사 신호)를 수신할 수 있다.
FMCW 레이더는 송신된 센싱 신호와 수신된 응답 신호를 믹싱하고, FFT와 같은 신호 처리를 수행하여 비트 신호에 대한 주파수 스펙트럼을 생성할 수 있다. FMCW 레이더는 업 처프와 다운 처프 각각에서 추출되는 주파수 피크 정보를 페어링 하여 타겟 정보를 생성하게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면 FMCW 신호를 송신하여 수신된 신호와 믹싱한 이후 획득한 비트 시그널의 주파수 스펙트럼을 기반으로 차량이 운행되는 도로 주변의 환경에 대한 정보를 획득할 수 있다. FMCW 레이더가 센싱하는 지역에 가드 레일이나 터널 등은 거리에 따라 길게 분포하고 있기 때문에 해당 영역의 주파수 스펙트럼의 레벨이 상승하게 된다.
주파수 스펙트럼에서 주파수 오프셋을 제거하고 주파수 스펙트럼에 대한 코릴레이션 값을 산출한다(단계 S510).
차량이 운행 중인 속도만큼 좌/우로 각각 쉬프트된 스펙트럼에서 주파수 오프셋을 제거한 후 주파수 스펙트럼에 대한 코릴레이션을 취하여 도로 주변의 구조물을 인식할 수 있다. 차량의 속도는 차량 내의 센서를 통해 획득하거나 업 처프 또는 다운 처프 각각의 주파수 스펙트럼에서 대표 피크를 추출하여 획득할 수 있다.
산출된 코릴레이션 값을 기반으로 타겟을 센싱한다(단계 S520).
산출된 코릴레이션 값이 높은 코릴레이션 값을 가지는 경우, 현재 운행 중인 차량의 주변에 도로 구조물(가드 레일, 터널)등이 존재한다고 판단할 수 있다. 도로 구조물은 고정된 객체이므로 높은 코릴레이션 값을 가지고 획득될 수 있다. FMCW 레이더는 스캔을 수행할 때마다 업 처프/다운 처프의 주파수 스펙트럼의 코릴레이션을 구하고 특정 레벨의 임계값을 기반으로 가드 레일이나 철제 터널 등의 구조물이 존재하는지 여부를 인식할 수가 있다.
도로 구조물은 차량의 속도에 따라 차량의 속도에 비례하는 거리 정보를 가지는 타겟으로 센싱될 수도 있지만, 특정한 도로 환경에서는 도로 구조물은 차량의 속도에 따라 차량의 속도에 비례하는 거리 정보를 가지지 않는 타겟으로도 센싱될 수 있다. 예를 들어, 차량이 곡선 도로를 주행시 곡선 도로에 위치한 가드 레일의 경우, 차량의 위치에 따라 탐색되는 위치가 속도에 비례하는 값이 아닐 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 차량이 운행 중인 차도에 존재하는 다양한 도로 구조물의 형태를 기반으로 생성된 주파수 영역에서 코릴레이션을 산출하여 도로 환경 정보를 획득하는 방법에 대해 개시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도로 환경 탐지 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6에서는 차량이 곡선 주로를 주행시 가드 레일과 같은 고정된 구조물의 존재 여부를 센싱하는 방법에 대해 개시한다.
도 6을 참조하면, 차량(600)이 직선 주로가 아닌 곡선 주로에 위치한 가드 레일을 센싱하여 도로 환경을 탐지한다고 가정하는 경우, 직선 주로의 가드 레일에서 센싱되는 값과는 다른 센싱 값을 가질 수 있다. 즉, 직선 주로에 위치한 가드 레일은 차량(600)의 속도와 가드 레일이 센싱되는 거리에 대한 정보가 비례할 수 있으나, 곡선 주로에 위치한 가드 레일(650)의 경우 차량(600)의 속도와 가드 레일(650)이 센싱되는 거리가 비례하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 주파수 영역의 코릴레이션 값을 산출하기 위해서는 차량(600)의 속도 및 도로의 곡률을 고려한 값을 기반으로 산출된 새로운 속도 파라메터를 기반으로 도로 환경을 탐지할 수 있다. 예를 들어, 차량(600)이 직선 주로가 아닐 경우, 차량(600)의 속도에 도로의 곡률을 적용하여 산출한 곡선 차 속도를 기반으로 좌/우로 각각 쉬프트된 스펙트럼에서 주파수 오프셋을 제거한 후 주파수 스펙트럼에 대한 코릴레이션을 취하여 도로 주변의 구조물을 인식할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 곡선 주로에서 차량(600)이 운행시에도 차량(600)이 도로 주변에 위치한 가드 레일(650)에 대한 정보를 정확하게 센싱할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 해당 곡선 주로를 운행시 발생할 수 있는 특정한 주파수 스펙트럼의 템플릿 정보를 기반으로 곡선 주로 주변의 가드 레일을 센싱할 수도 있다. 예를 들어, FMCW 레이더에는 차량이 곡선 차로를 주행시 센싱되는 가드 레일 또는 터널의 템플릿 주파수 스펙트럼에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 이러한 경우, 템플릿 주파수 스펙트럼과 획득된 주파수 스펙트럼의 코릴레이션을 산출하여 임계값 이상의 코릴레이션 값이 획득되는 경우, FMCW 레이더는 주변에 위치한 가드 레일 또는 터널과 같은 것이 존재함을 센싱할 수 있다.
차량의 속도를 변형한 곡선 차 속도는 차량이 이동하는 방향 또는 도로의 곡률을 반영하여 산출될 수 있다. 차량은 다양한 방법으로 도로의 곡선 차선의 곡률을 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도로의 곡률을 산출하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 직선 차선 검출에서 결정한 시작점과 끝점을 잇는 호를 기반으로 곡선 템플릿을 만들고 현재 차선과 가장 정합도가 높은 곡선 템플릿을 탐색하는 방법을 사용하여 곡선 차선 및 곡률을 검출할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 간단하고 빠른 속도로 차선을 검출할 수 있고, 매우 정확하게 차선의 곡률을 산출할 수 있다.
곡선 템플릿 정합 방법은 원의 방정식을 이용하여 곡선 템플릿을 만들고 차선과 정합도가 가장 높은 템플릿을 찾아 곡선을 결정할 수 있다. 하지만 차선이 연속적이지 않고 차선의 길이가 짧아 시작점과 끝점이 가깝게 검출되는 경우 곡률이 나타나지 않을 수 있다. 이러한 경우를 보완하기 위하여 확장된 차선 검출 영역을 설정하여 원거리 차선을 검출하는 방법을 사용할 수 있다. 즉, 검출된 원거리 차선에서 끝점을 재설정하는 방법을 사용함으로써 연속적이지 않은 차선에서도 곡률을 쉽게 검출할 수 있다.
도 7의 (a)는 확장된 차선 검출 영역을 나타낸다. 확장된 차선 검출 영역은 처음 검출된 왼쪽 차선과 오른쪽 차선의 검출된 끝점의 위치에 의해 정해질 수 있다. 정해진 끝점의 위치에서 좌우로 10 화소 정도로 폭을 결정하고 정해진 폭의 위쪽 영역에서 차선의 시작점을 검출할 수 있다. 예를 들어, 차선 검출 방법은 초기 차선 검출 영역에서의 방법과 동일하게 검출된 에지 영역의 화소를 누적하여 최대 누적 위치를 찾아 시작점을 검출하고 연속적인 누적 에지 방법을 이용해 마지막 점을 결정할 수 있다. 도 7의 (b)는 확장된 차선 검출 영역에서 검출된 차선의 시작점과 끝점을 나타낸 것이다.
본 발명의 실시예에서는 위와 같이 획득한 차선 정보를 기반으로 곡선 템플릿 정합 방법을 사용하여 곡선 차선의 곡률을 결정할 수 있다 .
곡선 차선은 원의 일부인 호로 나타낼 수 있다. 따라서 원의 방정식을 이용하면 곡선 차선의 곡률을 검출할 수 있다. 아래의 수학식 5는 원의 방정식을 나타낸다 .
<수학식 5>
Figure 112013115746473-pat00026
원의 방정식은 3개 이상의 점에 대한 정보가 있으면 구할 수 있다. 본 발명의실시예에서는 전술한 차선 검출 방법에서 결정된 시작점과 끝점, 시작점과 끝점의 중간점을 지나는 법선 위의 한 점을 이용하여 원의 방정식을 구하고 곡선 템플릿을 생성할 수 있다. 법선 위의 점의 위치를 이동시키면 시작점과 끝점을 지나는 각각의 다른 곡률을 가진 곡선 템플릿을 생성할 수 있다.
촬상된 영상에서 나타나는 곡선은 시작점과 끝점의 중심에서 법선 방향으로 시작점과 끝점의 차이만큼 이동했을 때 만든 곡선보다 작게 나타나기 때문에 본 발명의 실시예에서는 템플릿의 개수를 시작점과 끝점의 x좌표의 차이로 결정한다.
<수학식 6>
Figure 112013115746473-pat00027
각각의 생성된 템플릿과 차선을 정합하여 가장 높은 정합도를 가지는 곡선을 찾음으로써 차량이 운행되는 차도의 곡률을 결정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 곡선 템플릿 정합을 나타낸 개념도이다.
템플릿의 정합도는 각각의 템플릿(800)에 정합되는 에지 성분의 화소수를 각각의 템플릿(800)이 가지는 화소수로 나누어 주면 구할 수 있다.
정합도는 아래의 수학식 7을 기반으로 산출될 수 있다.
<수학식 7>
Figure 112013115746473-pat00028
정합도에 따라 곡선이 결정되면 그 호가 그리는 원의 반지름을 계산할 수 있다.
곡률은 반지름의 역수와 같으므로 아래의 수학식 8을 이용해 검출된 곡선이 가지는 곡률을 계산할 수 있다.
<수학식 8>
Figure 112013115746473-pat00029
수학식 8을 기반으로 결정된 차량이 운행 중인 도로(850)의 곡률에 대한 정보를 기반으로 주파수 스펙트럼을 쉬프트하기 위한 차량의 속도를 산출할 수 있다.
전술한 실시예의 경우는 도로가 곡선 주로를 주행할 경우를 나타낸 것이고 다양한 도로 환경에 대한 정보를 기반으로 주파수 스펙트럼의 코릴레이션을 산출할 수 있다. 이러한 도로 환경에 대한 정보는 네비게이션과 같은 장치로부터 회득될 수도 있고, 네비게이션 장치로부터 획득된 도로 환경 정보를 고려하여 주파수 스펙트럼의 코릴레이션을 산출함으로써 도로 환경 정보를 정확하게 획득할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 장치에 대한 개념도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 장치는 신호 송신부(900), 신호 수신부(920), 비트 신호 생성부(940), 타겟 탐색부(960), 프로세서(980)를 포함할 수 있다. FMCW 레이더 장치의 각 구성부는 전술한 도 1 내지 도 8에서 개시한 FMCW 레이더의 동작을 위해 구현될 수 있다. 각 구성부는 설명의 편의상 기능별로 구분한 것으로써 하나의 구성부가 복수의 구성부로 구현되거나 복수의 구성부가 하나의 구성부로 구현될 수 있다.
신호 송신부(900)는 FMCW 레이더의 센싱 신호를 전송하기 위해 구현될 수 있다. 신호 송신부(900)에서는 송신 신호의 송신 시작 시점 간의 송신 시작 시점 간격을 조절하고, 조절된 송신 시작 시점 간격에 따라 정해지는 송신 시작 시점마다 송신 신호를 송신하기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 신호 송신부(900)는 PLL(phase locked loop), VCO(voltage controlled oscillator) 및 증폭기 등을 포함할 수 있다. PLL은 제공된 송신 신호의 주파수를 일정하게 유지하기 위해 구현될 수 있고, VCO(Voltage Controlled Oscillator)는 PLL로부터 제공된 송신 신호의 주파수를 변조하여 증폭기로 제공할 수 있다. 증폭기에서는 변조된 주파수를 미리 정해진 크기로 증폭시킬 수 있다.
신호 수신부(920)는 신호 송신부(900)에 의해 송신된 송신 신호가 주변에서 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다.
비트 신호 생성부(940)는 신호 송신부(900)에서 전송되는 신호와 신호 수신부(920)에서 수신되는 신호를 믹싱하여 비트 신호를 생성할 수 있다. 비트 신호 생성부(940)는 각 처프 주기에서 DFT(discrete fourier transform)를 수행하여 특정 주파수로 샘플링된 비트 신호의 주파수 스펙트럼을 생성할 수 있다.
타겟 탐색부(960)는 비트 신호 생성부(940)에서 생성된 비트 신호의 주파수 스펙트럼을 기반으로 타겟을 탐색할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 타겟 탐색부(960)는 주파수 스펙트럼에서 주파수 오프셋을 제거하고 주파수 스펙트럼에 대한 코릴레이션 값을 산출할 수 있다. 타겟 탐색부(960)는 차량이 운행 중인 속도만큼 좌/우로 각각 쉬프트된 스펙트럼에서 주파수 오프셋을 제거한 후 주파수 스펙트럼에 대한 코릴레이션을 취하여 도로 주변의 구조물을 인식할 수 있다. 타겟 탐색부(960)는 산출된 코릴레이션 값을 기반으로 타겟을 센싱할 수 있다. 타겟 탐색부(960)에서 산출된 코릴레이션 값이 높은 코릴레이션 값을 가지는 경우, 현재 운행 중인 차량의 주변에 도로 구조물(가드 레일, 터널 등)이 존재한다고 판단할 수 있다.
또한, 타겟 탐색부(960)는 차량이 직선 주로가 아닌 곡선 주로에 위치한 가드 레일을 센싱하여 도로 환경을 탐지한다고 가정하는 경우, 주파수 영역의 코릴레이션 값을 산출하기 위해서는 차량의 속도 및 도로의 곡률을 고려한 값을 기반으로 산출된 새로운 속도 파라메터를 기반으로 도로 환경을 탐지할 수도 있다. 직선 차선 검출에서 결정한 시작점과 끝점을 잇는 호를 기반으로 곡선 템플릿을 만들고 현재 차선과 가장 정합도가 높은 곡선 템플릿을 탐색하는 방법을 사용하여 곡선 차선 및 곡률을 검출할 수 있다.
프로세서(980)는 신호 송신부(900), 신호 수신부(920), 비트 신호 생성부(940), 타겟 탐색부(960)의 동작을 제어하기 위해 구현될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더를 기반으로 도로 환경을 탐지하는 방법에 있어서,
    상기 FMCW 레이더가 제1 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제1 주파수 스펙트럼을 획득하고 차량이 상기 제1 스캔을 수행시의 제1 속도 정보를 기반으로 상기 제1 주파수 스펙트럼을 쉬프트하는 단계;
    상기 FMCW 레이더가 제2 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제2 주파수 스펙트럼을 획득하고 상기 차량이 상기 제2 스캔을 수행시의 제2 속도 정보를 기반으로 상기 제2 주파수 스펙트럼을 쉬프트하는 단계;
    상기 쉬프트된 제1 주파수 스펙트럼과 상기 쉬프트된 제2 주파수 스펙트럼의 코릴레이션(correlation) 값을 획득하는 단계; 및
    상기 코릴레이션 값과 설정된 임계값을 비교하여, 상기 코릴레이션 값이 상기 임계값보다 큰 경우 상기 차량의 주변에 고정된 구조물이 존재하는 것으로 판단하고, 상기 코릴레이션 값이 상기 임계값보다 작거나 같은 경우 상기 차량의 주변에 상기 고정된 구조물이 존재하지 않는 것으로 판단하는 상기 도로 환경을 탐지하는 단계를 포함하는 FMCW 레이더를 기반으로 도로 환경을 탐지하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 속도 정보는 획득된 상기 제1 주파수 스펙트럼의 피크 정보를 기반으로 획득되고,
    상기 제2 속도 정보는 획득된 상기 제2 주파수 스펙트럼의 피크 정보를 기반으로 획득되는 FMCW 레이더를 기반으로 도로 환경을 탐지하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 속도 정보 및 상기 제2 속도 정보는 상기 차량이 운행 중인 도로 환경에 대한 정보를 기반으로 산출되는 정보인 FMCW 레이더를 기반으로 도로 환경을 탐지하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 속도 정보 및 상기 제2 속도 정보는 상기 차량이 곡선 차로를 운행하는 경우 상기 곡선 차로의 곡률 정보를 고려하여 산출되는 값인 FMCW 레이더를 기반으로 도로 환경을 탐지하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 곡률 정보는 차선 영역을 검출하고 검출된 상기 차선 영역을 기반으로 곡선 템플릿 정합을 통해 획득되는 정보인 FMCW 레이더를 기반으로 도로 환경을 탐지하는 방법.
  7. 도로 환경을 탐지하는 FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더에 있어서, 상기 레이더는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 제1 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제1 주파수 스펙트럼을 획득하고 차량이 상기 제1 스캔을 수행시의 제1 속도 정보를 기반으로 상기 제1 주파수 스펙트럼을 쉬프트하고,
    제2 스캔을 수행하여 비트 신호에 대한 제2 주파수 스펙트럼을 획득하고 상기 차량이 상기 제2 스캔을 수행시의 제2 속도 정보를 기반으로 상기 제2 주파수 스펙트럼을 쉬프트하고,
    상기 쉬프트된 제1 주파수 스펙트럼과 상기 쉬프트된 제2 주파수 스펙트럼의 코릴레이션(correlation) 값을 획득하고,
    상기 코릴레이션 값과 설정된 임계값을 비교하여, 상기 코릴레이션 값이 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 차량의 주변에 고정된 구조물이 존재하는 것으로 판단하고, 상기 코릴레이션 값이 상기 임계값보다 작거나 같은 경우, 상기 차량의 주변에 상기 고정된 구조물이 존재하지 않는 것으로 판단하여 상기 도로 환경을 탐지하도록 구현되는 FMCW 레이더.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 속도 정보는 획득된 상기 제1 주파수 스펙트럼의 피크 정보를 기반으로 획득되고,
    상기 제2 속도 정보는 획득된 상기 제2 주파수 스펙트럼의 피크 정보를 기반으로 획득되는 FMCW 레이더.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 속도 정보 및 상기 제2 속도 정보는 상기 차량이 운행 중인 도로 환경에 대한 정보를 기반으로 산출되는 정보인 FMCW 레이더.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 속도 정보 및 상기 제2 속도 정보는 상기 차량이 곡선 차로를 운행하는 경우 상기 곡선 차로의 곡률 정보를 고려하여 산출되는 값인 FMCW 레이더.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 곡률 정보는 차선 영역을 검출하고 검출된 상기 차선 영역을 기반으로 곡선 템플릿 정합을 통해 획득되는 정보인 FMCW 레이더.
KR1020130157727A 2013-12-18 2013-12-18 Fmcw 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치 KR101892306B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130157727A KR101892306B1 (ko) 2013-12-18 2013-12-18 Fmcw 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치
US14/316,480 US9952314B2 (en) 2013-12-18 2014-06-26 Method and device for sensing road environment based on frequency modulated continuous wave radar
DE102014009648.3A DE102014009648A1 (de) 2013-12-18 2014-06-26 Verfahren und Vorrichtung zum Abtasten einer Straßenumgebung basierend auf einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar
CN201410297992.9A CN104730522B (zh) 2013-12-18 2014-06-26 基于调频连续波雷达的道路环境检测方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130157727A KR101892306B1 (ko) 2013-12-18 2013-12-18 Fmcw 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150071113A KR20150071113A (ko) 2015-06-26
KR101892306B1 true KR101892306B1 (ko) 2018-08-27

Family

ID=53192528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130157727A KR101892306B1 (ko) 2013-12-18 2013-12-18 Fmcw 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9952314B2 (ko)
KR (1) KR101892306B1 (ko)
CN (1) CN104730522B (ko)
DE (1) DE102014009648A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160195607A1 (en) * 2015-01-06 2016-07-07 Radar Obstacle Detection Ltd. Short-ragne obstacle detection radar using stepped frequency pulse train
KR101677861B1 (ko) * 2015-10-01 2016-11-18 재단법인대구경북과학기술원 Fmcw 레이더를 이용한 도로 노면의 균일도 판단 장치 및 방법
KR102404891B1 (ko) * 2015-12-23 2022-06-07 주식회사 에이치엘클레무브 타켓 물체 감지 방법 및 그 장치
JP6610894B2 (ja) * 2016-06-01 2019-11-27 株式会社デンソーテン 物標検出方法、及び、レーダ装置
KR102662229B1 (ko) * 2016-12-05 2024-05-02 주식회사 에이치엘클레무브 타켓 물체 감지 방법 및 그 장치
DE102017119624A1 (de) * 2017-08-28 2019-04-18 HELLA GmbH & Co. KGaA Verfahren zum Betrieb eines Radarsystems eines Fahrzeuges
US10677905B2 (en) * 2017-09-26 2020-06-09 Infineon Technologies Ag System and method for occupancy detection using a millimeter-wave radar sensor
EP3499266B1 (en) * 2017-12-12 2020-05-27 NXP USA, Inc. Data acquisition method and apparatus for fmcw radar system
CN108256446B (zh) * 2017-12-29 2020-12-11 百度在线网络技术（北京）有限公司 用于确定道路中的车道线的方法、装置和设备
MA51787A (fr) 2018-02-05 2020-12-16 Vertex Pharma Substances et méthodes de traitement d'hémoglobinopathies
CN109658715B (zh) * 2019-01-31 2021-01-22 厦门精益远达智能科技有限公司 多车道的车流量统计方法、装置、设备和存储介质
US11618502B2 (en) * 2019-03-28 2023-04-04 Volkswagen Aktiengesellschaft On-road localization methodologies and equipment utilizing road surface characteristics
JP7115402B2 (ja) * 2019-04-10 2022-08-09 株式会社デンソー レーダ装置
US11500084B2 (en) * 2019-04-17 2022-11-15 Mediatek Inc. Method and apparatus for performing object detection by using detection threshold values derived from adding different offset values to reference threshold values
CN112444803B (zh) * 2019-08-29 2024-02-27 比亚迪股份有限公司 车载雷达的目标检测方法和检测装置、车辆
CN114167406B (zh) * 2021-11-24 2024-06-18 英博超算(南京)科技有限公司 一种通过融合减小雷达误报的系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000241538A (ja) * 1999-02-24 2000-09-08 Honda Motor Co Ltd レーダ装置
JP4404047B2 (ja) * 2005-12-02 2010-01-27 住友電気工業株式会社 障害物衝突判定システム、判定装置、障害物衝突判定方法及びコンピュータプログラム

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3491418B2 (ja) * 1995-12-01 2004-01-26 株式会社デンソー Ｆｍｃｗレーダ装置
JP2930236B1 (ja) * 1998-01-26 1999-08-03 本田技研工業株式会社 レーダ装置
US6317073B1 (en) 1998-09-07 2001-11-13 Denso Corporation FM-CW radar system for measuring distance to and relative speed of a target
JP3797277B2 (ja) * 2002-06-04 2006-07-12 株式会社村田製作所 レーダ
US6906661B2 (en) * 2002-10-17 2005-06-14 Honda Motor Co., Ltd. Object-detecting system for vehicle
US7671788B2 (en) * 2004-08-02 2010-03-02 Mitsubishi Electric Corporation Apparatus and method for suppression of unnecessary signals in a radar system
EP1712931A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-18 Qinetiq Limited Method and apparatus for detecting a target in a scene
US7667636B2 (en) * 2006-08-03 2010-02-23 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle control system
DE102006054320A1 (de) * 2006-11-17 2008-05-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Niederschlag mittels Radar
JP4356758B2 (ja) 2007-03-20 2009-11-04 株式会社デンソー Ｆｍｃｗレーダ
JP2008232832A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Denso Corp 干渉判定方法，ｆｍｃｗレーダ
JP2010112937A (ja) 2008-11-10 2010-05-20 Fujitsu Ten Ltd 信号処理装置、及びレーダ装置
JP5658871B2 (ja) * 2009-11-02 2015-01-28 古野電気株式会社 信号処理装置、レーダ装置、信号処理プログラム及び信号処理方法
JP5570786B2 (ja) * 2009-11-09 2014-08-13 古野電気株式会社 信号処理装置、レーダ装置及び信号処理プログラム
KR20110055854A (ko) * 2009-11-20 2011-05-26 현대모비스 주식회사 커브 구간의 곡률 및 차량 속도를 이용하여 커브 구간 경로 안내를 수행하는 내비게이션 시스템 및 그 경로 안내 방법
JP5684533B2 (ja) * 2010-10-21 2015-03-11 日本電産エレシス株式会社 電子走査型レーダ装置、受信波方向推定方法及び受信波方向推定プログラム
JP5554688B2 (ja) * 2010-11-19 2014-07-23 株式会社デンソー レーダ装置
EP2793046B1 (en) * 2011-12-12 2016-10-19 Mitsubishi Electric Corporation Radar device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000241538A (ja) * 1999-02-24 2000-09-08 Honda Motor Co Ltd レーダ装置
JP4404047B2 (ja) * 2005-12-02 2010-01-27 住友電気工業株式会社 障害物衝突判定システム、判定装置、障害物衝突判定方法及びコンピュータプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
CN104730522A (zh) 2015-06-24
CN104730522B (zh) 2017-06-20
DE102014009648A1 (de) 2015-06-18
US20150168547A1 (en) 2015-06-18
KR20150071113A (ko) 2015-06-26
US9952314B2 (en) 2018-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101892306B1 (ko) Fmcw 레이더 기반의 도로 환경 감지 방법 및 장치
KR101896726B1 (ko) Cw 레이더 센싱 신호 및 fmcw 레이더 센싱 신호 기반의 주변 환경 감지 방법 및 장치
KR101896725B1 (ko) Fmcw 레이더 기반의 주변 환경 감지 방법 및 장치
KR101797792B1 (ko) 주파수 변조 연속파 레이더 감지 장치 및 그의 연속파를 이용한 물체 감지 방법
US6606052B1 (en) Method and apparatus for detecting multiple objects with frequency modulated continuous wave radar
US6888494B2 (en) FMCW radar system
US20140159948A1 (en) Radar apparatus and signal processing method
JP2014106120A (ja) レーダ装置、および、信号処理方法
US10698105B2 (en) Radar device and peak processing method
US20170363720A1 (en) Radar device and signal processing method
JP2015081886A (ja) 車載用レーダ装置およびターゲット検出方法
JP7103767B2 (ja) レーダ装置および物標検出方法
KR102569539B1 (ko) 차량용 물체감지시스템 및 차량용 물체감지방법
US10571563B2 (en) Radar device and signal processing method
JP6275370B2 (ja) レーダ装置
JP3954993B2 (ja) 車両の物体検知装置
KR102091918B1 (ko) Fmcw 레이더의 인식 오류 저감 시스템 및 그 방법
US11262441B2 (en) Object detection apparatus, object detection method, and computer-readable recording medium
JP6716956B2 (ja) 電波センサおよび検知プログラム
KR101580014B1 (ko) Fmcw 레이더 장치 및 그의 구동 방법
JP3954951B2 (ja) 車両の物体検知装置
EP3690479A1 (en) Radar device and object detection method
KR101853783B1 (ko) 표적 감지 성능 개선을 위한 클러터 맵을 형성하는 차량용 ｆｍｃｗ 레이더 장치 및 이를 이용한 감지 방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant