KR101533066B1 - Radar apparatus and power control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이더 장치 및 그의 전력 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이더 센서 운용시 소모되는 전력을 감소시켜 전력 효율을 향상시키는 레이더 장치 및 그의 전력 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a radar apparatus and a power control method thereof, and more particularly, to a radar apparatus and a power control method thereof for reducing power consumed when operating a radar sensor to improve power efficiency.
레이더 센서는 마이크로파(microwave)를 이용하여 전파를 송신하고 표적에 반사된 일부 반사(Reflection) 신호를 수신하여 거리, 속도, 각도 정보를 측정하는 감지수단이다. A radar sensor is a sensing means for measuring the distance, velocity, and angle information by transmitting a radio wave using a microwave and receiving a part of the reflected light reflected from the target.
이러한 레이더 센서는 펄스 도플러 레이더(Pulsed Doppler Radar), 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW), 계단형 주파수 연속파(Stepped-Frequency Continous Wave, SFCW), 주파수 편이 방식(Frequency Shift Keying, FSK) 레이더 등의 다양한 레이더 파형(Radar Waveform)을 사용하여 표적정보를 측정한다. The radar sensor may be a pulse radar (Pulsed Doppler Radar), a Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW), a Stepped-Frequency Continuous Wave (SFCW), a Frequency Shift Keying (Radar Waveform) to measure the target information.
일반적으로, 펄스 도플러 레이더는 장거리 탐지용 레이더로 사용되고, FMCW/SFCW/FSK Radar는 근거리 탐지용으로 사용된다.Generally, pulse Doppler radar is used as a long-range radar, and FMCW / SFCW / FSK Radar is used for near-field detection.
예를 들어, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 차량에 적용되는 레이더 센서 구성이 개시되어 있다. For example,
특허문헌 1에는 디지털 코드를 이용하여 디지털 변조된 송신신호를 송신하고, 송신된 송신신호가 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호를 수신 및 복조함으로써, 목표물까지의 거리 및 목표물의 속도를 측정하는 레이더 장치의 구성이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 송신 펄스를 변조한 송신 펄스파를 주기적으로 송출하고 송신 펄스의 송출 타이밍에 맞춘 출력 신호를 출력하는 송신회로, 송신회로로부터의 송신 펄스파를 방사하는 송신 안테나, 대상물로부터 반사된 수신 펄스파를 수신하는 수신 안테나, 수신 안테나로부터의 수신 펄스파를 이득 가변증폭 및 검파하는 수신회로, 송신 펄스의 송출 타이밍에 맞춰 송신회로로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 수신회로의 증폭도를 제어하는 이득제어회로를 구비하여 송신회로의 송신 펄스파를 송출하는 주기에 맞춰 수신회로의 증폭도를 주기적으로 제어하고, 송신회로가 송신 펄스파를 송출한 후 출력 신호의 타이밍에 맞춰 수신회로의 증폭도가 증가하도록 제어함으로써, 거리 분해능을 높이고, 수신 레벨차가 큰 수신 펄스파를 고정밀도로 수신하여 거리를 측정하는 펄스파 레이더 장치의 구성이 개시되어 있다.
그러나 종래기술에 따른 레이더 센서는 표적의 존재 유무에 상관없이 연속적으로 전파를 송수신함에 따라, 불필요한 전력소모를 야기하는 문제점이 있었다. However, the radar sensor according to the related art has a problem in that unnecessary power consumption is caused by continuously transmitting and receiving radio waves regardless of the presence or absence of a target.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 레이더 센서 이외에 적외선 센서나 진동 센서와 같은 별도의 저가형 움직임 감지센서를 융합하여 전력 효율을 높이는 방식을 적용 가능하나, 별도의 센서를 추가로 설계해야 함에 따라, 설계과정에서 불필요하게 인적, 경제적, 시간적 비용이 소요되는 문제점이 있었다. In order to solve these problems, it is possible to apply a method of increasing the power efficiency by fusing a separate low-cost motion detection sensor such as an infrared sensor or a vibration sensor in addition to the radar sensor, but since a separate sensor is additionally designed, There is a problem that unnecessary human, economic, and time-consuming costs are required.
이에 따라, 별도의 센서를 적용하지 않고 표적의 존재 여부를 판단해서 전력 소모를 감소시킴으로써, 레이더 센서의 전력효율을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다. Accordingly, there is a need to develop a technique capable of improving the power efficiency of the radar sensor by reducing power consumption by determining whether or not a target is present without applying a separate sensor.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표적의 존재 여부에 따라 레이더 송신신호의 송신 주기를 변경하여 전력 소모를 최소화할 수 있는 레이더 장치 및 그의 전력 제어방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a radar apparatus and a power control method thereof that can minimize power consumption by changing a transmission period of a radar transmission signal depending on whether a target exists or not.
본 발명의 다른 목적은 별도의 움직임 감시용 센서를 적용하지 않고, 레이더 감지 신호의 신호처리 프로세스를 변경해서 전력 소모를 최소화할 수 있는 레이더 장치 및 그의 전력 제어방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a radar apparatus and a power control method thereof that can minimize power consumption by modifying a signal processing process of a radar detection signal without using a separate motion monitoring sensor.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이더 장치는 주변으로 레이더 신호를 송신하고 표적으로부터 반사되는 신호를 수신하는 안테나부, 상기 송신신호를 발생하고 송신신호와 수신신호의 주파수를 변환하며 수신신호를 증폭하는 RF부, 레이더 신호를 발생하고 수신된 RF 신호를 신호처리하는 신호처리부 및 상기 신호처리부를 통해 신호처리된 수신신호를 이용해서 표적의 존재 여부를 검출하고 표적이 미존재하는 경우 상기 RF부의 구동 주기를 변경해서 전력 소모를 감소시키도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a radar device including: an antenna unit for transmitting a radar signal to a surrounding area and receiving a signal reflected from a target; A signal processor for generating a radar signal and processing the received RF signal, and a controller for detecting presence or absence of a target using the received signal processed through the signal processor, And a control unit for controlling the RF unit so as to reduce the power consumption by changing the driving period of the RF unit.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이더 장치의 전력 제어방법은 (a) 레이더 장치의 RF부에 미리 설정된 초기 구동주기에 기초해서 구동전원을 공급해서 표적의 움직임을 검출하는 단계, (b) 상기 (a)단계의 검출결과 표적의 움직임이 미검출되면, 상기 레이더 장치의 전력 소모를 최소화하도록 제어부에서 RF부의 구동주기를 증가시켜 상기 RF부의 구동을 제어하는 단계 및 (c) 표적의 움직임이 검출되면 실시간으로 표적 검출 기능을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling power of a radar apparatus, the method comprising: (a) supplying driving power based on an initial driving period set in advance in an RF unit of a radar apparatus, (B) controlling the driving of the RF unit by increasing the driving period of the RF unit in the control unit so as to minimize power consumption of the radar device when motion of the target is not detected as a result of the detecting in the step (a) and c) performing a target detection function in real time when motion of the target is detected.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이더 장치 및 그의 전력 제어방법에 의하면, 표적이 없는 경우 RF부의 구동주기를 증가시키고, 표적이 검출되지 않는 시간이 길어짐에 따라 RF부의 오프 타임을 증가시켜 레이더 장치의 전력 소모를 최소화할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the radar apparatus and the power control method of the present invention, when the target is absent, the driving period of the RF unit is increased and the off time of the RF unit is increased as the time when the target is not detected increases, It is possible to minimize power consumption.
즉, 본 발명에 의하면, 표적의 존재 여부를 검출하기 위한 별도의 움직임 센서를 적용하지 않고, 신호처리에서 표적의 움직임을 검출해서 표적의 존재 여부를 정확하게 검출함으로써, 제품의 제조 비용을 절감하고, 제조 및 설계 작업의 작업성을 향상시키며, 작업 시간을 단축할 수 있다는 효과가 얻어진다. That is, according to the present invention, it is possible to accurately detect the presence or absence of a target by detecting the movement of the target in the signal processing without applying a separate motion sensor for detecting the presence or absence of the target, The workability of the manufacturing and designing work can be improved and the working time can be shortened.
또한, 본 발명에 의하면, ADC 샘플링 신호처리 과정에서 각 채널에 서로 다른 ADC 샘플링 주파수를 할당하거나 단일 채널의 각 구동주기의 온 타임마다 서로 다른 ADC 샘플링 주파수를 할당해서 표적의 존재 여부를 검출하지 못하는 문제를 해소할 수 있다. According to the present invention, different ADC sampling frequencies are assigned to each channel in the process of ADC sampling signal processing, or different ADC sampling frequencies are allocated for each ON time of each driving cycle of a single channel, The problem can be solved.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 다양한 방식의 레이더 장치에 적용해서 전력소모를 감소시켜 레이더 장치의 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
Thus, according to the present invention, it is possible to improve the efficiency of the radar apparatus by reducing power consumption by applying the radar apparatus to various systems.
도 1 및 도 2는 일반적인 레이더 장치의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 장치에 적용되는 신호처리부의 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 장치의 전력 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 5는 도 4의 S12단계에서 표적 움직임을 검출하는 방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 6은 RF부의 초기 구동주기 및 표적 움직임 검출 결과에 따라 변화되는 구동주기의 예시도,
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이더 장치의 전력 제어방법에 적용되는 표적 움직임 검출 방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 9는 도 8에 도시된 표적 움직임 검출방법의 예시도. 1 and 2 are block diagrams of a general radar apparatus,
3 is a block diagram of a signal processing unit applied to a radar device according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flow chart for explaining steps of a power control method of a radar device according to a preferred embodiment of the present invention,
5 is a flowchart for explaining a stepwise method of detecting a target motion in step S12 of FIG. 4. FIG.
6 is an illustration of an example of a driving period which is changed according to an initial driving period and a result of a target motion detection of the RF unit,
FIGS. 7 and 8 are flowcharts for explaining a target motion detection method applied to a power control method of a radar device according to another embodiment of the present invention,
Fig. 9 is an exemplary view of the target motion detection method shown in Fig. 8; Fig.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 장치 및 그의 전력 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a radar apparatus and a power control method according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시 예에서는 차량에 적용되어 차량 주행 중 실시간으로 타 차량을 검출해서 충돌을 경고하고, 사고 경위를 기록하는 차량용 레이더 장치를 이용해서 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 차량뿐만 아니라, 선박, 항공기, 컨테이너 기중기, 건설장비와 같은 다양한 운행수단에 적용되는 레이더 장비 등 모든 레이더 장치에 적용될 수 있음에 유의하여야 한다. In the present embodiment, the vehicle radar apparatus is applied to a vehicle to detect the other vehicle in real time while driving the vehicle to warn of a collision and to record an accident history. However, the present invention is not necessarily limited thereto, , Radar equipment applied to various driving means such as ships, aircraft, container crane, construction equipment, and the like.
먼저, 일반적인 레이더 장치의 구성 및 소모 전력의 영향을 설명한다. First, the influence of the configuration and power consumption of a general radar apparatus will be described.
예를 들어, 도 1 및 도 2는 일반적인 레이더 장치의 블록 구성도이다. For example, FIGS. 1 and 2 are block diagrams of a general radar apparatus.
도 1에는 펄스 도플러 레이더 파형을 사용하는 레이더 장치의 구성이 도시되어 있고, 도 2에는 FMCW, FSK, SFCW 레이더 파형을 사용하는 레이더 장치의 구성이 도시되어 있다. Fig. 1 shows a configuration of a radar device using a pulse Doppler radar waveform, and Fig. 2 shows a configuration of a radar device using FMCW, FSK, and SFCW radar waveforms.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 모든 레이더 장치(10,10')는 차량 주변에 레이더 신호를 송신하고 타 차량으로부터 반사되는 신호를 수신하는 안테나부(11), 상기 송신신호를 발생하고 송신신호와 수신신호의 주파수를 변환하며 수신신호를 증폭하는 RF(radio frequency)부(12) 및 송신신호를 발생하도록 제어신호를 발생하고 수신신호를 신호처리하여 표적과의 거리, 표적의 속도 및 각도를 포함하는 레이더 검지정보에 기초해서 타 차량과의 충돌 발생 여부를 판단하는 디지털부(13)를 포함한다. As shown in FIGS. 1 and 2, all
RF부(12)는 도 2에 도시된 바와 같이, LF(low frequency) 형태의 레이더 신호를 발생하는 레이더 파형 발생기(21), 상기 레이더 신호를 RF 신호로 변환하는 RF 주파수 상향 변환기(이하 '상향 변환기'라 약칭함)(22), RF 신호의 전력을 증폭하는 전력 증폭기(23)를 포함하는 송신 파트(15)와 수신된 신호를 증폭하고 노이즈를 감쇠하는 저잡음 증폭기(24), 저잡음 증폭기(24)에서 출력되는 RF 신호를 다시 LF 신호 형태로 변환하여 비트 주파수(beat frequency) 신호를 출력하는 RF 주파수 하향 변환기(이하 '하향 변환기'라 약칭함)(25) 및 변환된 수신신호의 게인(gain)을 증폭하는 수신신호 게인 증폭기(26)를 포함하는 수신 파트(15)를 포함할 수 있다. 2, the
디지털부(13)는 레이더 신호를 발생하고 수신된 RF 신호를 신호처리하는 신호처리부(31), 디지털 신호 형태의 레이더 신호를 아날로그 신호를 변환하는 DAC(32) 및 아날로그 신호 형태의 RF 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(33)를 포함할 수 있다. The
이와 같이 구성되는 레이더 장치(10,10')의 송신 파트(14)에서 동작되는 레이더 파형 발생기(21), 상향 변환기(22), 전력 증폭기(23)의 전력 소모가 가장 크고, 수신 파트(15)에서 동작되는 저잡음 증폭기(24), 하향 변환기(25), 수신신호 게인 증폭기(26)의 전력 소모도 큰 반면, 디지털부(13)의 전력소모는 송신 파트(14)와 수신 파트(15)에 비해 상대적으로 적다. The power consumption of the
이에 따라, 본 실시 예에서는 디지털부(13)에서 RF부(12)로 공급되는 구동전원을 제어하여 전력효율을 향상시키는 방안을 제시한다. Accordingly, in this embodiment, a method of improving the power efficiency by controlling the driving power supplied from the
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 장치에 적용되는 신호처리부의 블록 구성도이다. 3 is a block diagram of a signal processing unit applied to a radar apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
본 실시 예에서는 도 1에 도시된 레이더 장치(10)의 구성을 원용하여 설명하기로 한다. In the present embodiment, the configuration of the
물론, 본 발명은 도 1에 도시된 펄스 도플러 레이더 파형을 사용하는 레이더 장치(10) 뿐만 아니라, FMCW, FSK, SFCW 레이더 파형 등 다양한 레이더 파형을 사용하는 레이더 장치(10')에 적용될 수 있음에 유의하여야 한다. Of course, the present invention can be applied not only to the
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 장치(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나부(11), RF부(12), 신호처리부(31), RF부(12)와 신호처리부(31)에 전원을 공급하는 전원공급부(17) 및 RF부(12)의 수신신호를 이용해서 표적의 존재 여부를 검출하고 표적이 미존재하는 경우 RF부(12)의 구동 주기를 조절하도록 구동전원을 제어하는 제어부(16)를 포함한다. 3, the
이와 함께, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 장치(10)는 제어부(16)에서 생성된 레이더 검지정보 및 추적 정보를 저장하는 저장부(18), 타 차량과의 충돌 위험 발생 여부에 따라 충돌을 경고하는 경고부(19) 및 외부기기와 통신을 수행하는 통신부(20)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
여기서, 신호처리부(31), DAC(32), ADC(33), 제어부(16)는 디지털부(13)에 마련된 하나의 집적회로(IC)에 구성될 수 있다. Here, the
제어부(16)는 신호처리부(31)를 통해 전달되는 수신신호를 이용해서 표적의 존재 여부를 검출하는 표적 검출부(41) 및 표적 미검출시 RF부(12)의 구동주기를 변경해서 구동신호를 발생하는 구동주기 변경부(42)를 포함할 수 있다. The
이와 함께, 제어부(16)는 표적이 검출되면 미리 설정된 기준주기에 따라 송수신되는 신호를 이용해서 레이더 검지정보를 생성하는 레이더 검지정보 생성부(43) 및 레이더 검지정보를 누적해서 추적 정보를 생성하는 추적정보 생성부(44)를 더 포함할 수 있다. In addition, the
예를 들어, 상기 레이더 검지정보는 타 차량과의 거리, 타 차량의 속도 및 각도 정보를 보함하고, 상기 추적 정보는 타 차량의 주행속도 및 주행방향 정보와 타 차량과의 거리정보를 포함할 수 있다.
For example, the radar detection information may include a distance to another vehicle, speed and angle information of another vehicle, and the tracking information may include information on the traveling speed and running direction of another vehicle and distance information between the other vehicle have.
다음 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 장치의 전력 제어방법을 상세하게 설명한다.Next, a power control method of a radar device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4 and FIG.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 장치의 전력 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이고, 도 5는 도 4의 S12단계에서 표적 움직임을 검출하는 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다. FIG. 4 is a flowchart illustrating steps of a power control method of a radar device according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of detecting a target motion in step S12 of FIG.
도 4에서 레이더 장치(10)가 구동이 시작되면, 제어부(16)는 전원공급부(17)로부터 인가된 전원을 RF부(12)에 공급해서 RF부(12)를 구동시킨다.4, when the
S10단계에서 제어부(16)는 표적 움직임을 검출해서 표적의 존재 여부를 판단할 수 있도록 연속파(Continuous Wave) 파형을 전송하기 위한 각 파라미터를 세팅한다. In step S10, the
이때, 세팅되는 표적 움직임 검출 파라미터는 연속파 주파수와 DAC 샘플링 주파수를 포함하는 레이더 파형 파라미터와 ADC 샘플링 주파수 신호 및 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 함) 포인트 수를 포함할 수 있다. At this time, the target motion detection parameter to be set may include a radar waveform parameter including a continuous wave frequency and a DAC sampling frequency, an ADC sampling frequency signal, and a Fast Fourier Transform (FFT) point number.
예를 들어, 도 6은 RF부의 초기 구동주기 및 표적 움직임 검출 결과에 따라 변화되는 구동주기의 예시도이다. For example, FIG. 6 is an exemplary view of a drive cycle that changes according to the initial drive period and target motion detection result of the RF unit.
도 6의 (a)에는 초기 구동전원을 인가받은 RF부의 초기 구동주기(tp)가 예시되어 있고, 도 6의 (b)에는 표적 움직임 미검출시 변경되는 RF부의 구동주기가 예시되어 있다. Of Figure 6 (a) there has been an initial driving period (t p) RF portion authorized initial drive power supply illustrated, (b) there is illustrated a drive period RF portion is changed when the target motion not detected in FIG.
도 6의 (a)에 도시된 초기 구동주기에서 표적의 움직임 검출을 위한 온 타임을 최소화하기 위해, ADC 샘플링 주파수는 레이더 장치(10)의 표적 검출 동작시 세팅되는 샘플링 주파수보다 높게 설정될 수 있다. The ADC sampling frequency may be set to be higher than the sampling frequency set in the target detection operation of the
이때, FFT 포인트는 설정 가능한 범위의 값 중에서 최소값으로 설정된다. 예를 들어, 본 실시 예에서 FFT 포인트는 '128'로 설정될 수 있다. At this time, the FFT point is set to the minimum value among the values of the settable range. For example, in this embodiment, the FFT point may be set to '128'.
한편, FFT 포인트는 RF부의 구동으로 인한 전력 소모를 최소화할 수 있도록 설정 가능한 범위가 변경됨에 따라 상기 범위의 최소값으로 변경될 수 있다. On the other hand, the FFT point can be changed to the minimum value of the range as the settable range is changed so as to minimize power consumption due to driving of the RF unit.
이에 따라, S12단계에서 제어부(16)는 도 6의 (a)에 도시된 온 타임 동안 수신 파트(15)를 통해 수신된 수신신호를 이용해서 표적의 움직임을 검출해서 표적의 존재 여부를 검사할 수 있다. Accordingly, in step S12, the
이를 위해, 도 5의 S30단계에서 신호처리부(31)는 고속 샘플링된 ADC 출력신호(fs)에서 주변의 저주파 신호로 인한 DC 성분을 제거해서 근거리 간섭신호를 제거한다. 5, the
여기서, 상기 근거리 간섭신호는 송신 신호가 수신 경로로 넘어오면서 발생하는 누설신호(leakage signagl), 송수신 안테나 간 근접으로 인한 누화신호(crosstalk signal) 및 송수신 안테나를 보호하기 위해 설치되는 레이돔(radome)에 의한 레이돔 반사신호를 포함할 수 있다. Herein, the local interfering signal includes a leakage signal generated due to a transmission signal passing through a reception path, a crosstalk signal due to proximity between the transmission and reception antennas, and a radome installed to protect the transmission and reception antennas Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
그리고 신호처리부(31)는 근거리 간섭신호가 제거된 표적신호의 윈도윙(windowing) 및 FFT를 수행한다(S32,S34). Then, the
여기서, 상기 윈도윙 과정은 생략될 수 있다. Here, the windowing process may be omitted.
이에 따라, 제어부(40)는 FFT를 수행한 표적신호의 주파수 정보를 확인해서 표적의 움직임을 검출한다.Accordingly, the control unit 40 detects the motion of the target by checking the frequency information of the FFT-performed target signal.
즉, 움직이는 표적이 존재하는 경우 도플러 주파수가 발생함에 따라, 표적 검출부(41)는 레이더 검출기(CFAR, Constant False Alarm)를 이용해서 도플러 주파수의 존재 여부를 검출하여 표적의 움직임을 검출할 수 있다. That is, as the Doppler frequency is generated in the presence of a moving target, the
그래서 도 4의 S14단계에서 제어부는 표적 움직임이 검출되었는지 여부를 검사한다. Thus, in step S14 of FIG. 4, the control unit checks whether or not the target motion has been detected.
S14단계의 검사결과 표적 움직임이 미검출되면, 제어부(16)의 구동주기 변경부(42)는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 RF부(12)의 구동주기, 즉 온/오프 타임 주기를 변경한다(S16). 6 (b), the driving
이때, 구동주기 변경부(42)는 구동주기 변경시 미리 설정된 주기 시간 간격에 따라 구동주기를 변경할 수 있다. At this time, the driving
예를 들어, 구동주기 변경부(42)는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 구동주기를 tp*k(여기서, k=1, 2,……, k)로 변경할 수 있다. For example, the driving
즉, 구동주기 변경부(42)는 표적 움직임이 미검출됨에 따라, 순차적으로 k값을 증가시켜 구동주기를 길게 변경한다.That is, as the target motion is not detected, the driving
이때, 구동주기가 너무 길게 설정되면 표적, 즉 타 차랑이 지나가도 탐지가 불가해짐에 따라, 본 실시 예에서 구동주기는 미리 설정된 최대주기, 예컨대 약 1분 이내로 설정되는 것이 바람직하다. At this time, if the driving period is set to be too long, it is preferable that the driving period is set within a predetermined maximum period, for example, about 1 minute, as the target, that is, the detection of the target becomes impossible.
이와 같은 과정을 거쳐 구동주기가 변경되면, 제어부(16)는 S12단계로 진행해서 지속적으로 표적이 검출될 때까지 S12단계 내지 S16단계를 반복 수행하도록 제어한다.If the driving period is changed through such a process, the
한편, S14단계의 검사결과 표적 움직임이 검출되면, 제어부(16)는 실시간 표적 검출에 따른 충돌 경고 및 사고 기록 저장 기능을 수행하기 위한 레이더 파형의 표적 검출 파라미터를 세팅한다(S18). On the other hand, if the target motion is detected in step S14, the
그래서 레이더 장치(10)는 FMCW, SFCW 등의 레이더 파형을 이용해서 정상적인 표적 검출 동작을 수행한다. Thus, the
이에 따라, 제어부(16)는 수신신호를 이용해서 타 차량을 검지하고, 타 차량과의 충돌 발생 여부를 판단해서 충돌 위험을 경고하도록 경고부(19)의 동작을 제어하고, 생성된 추적 정보를 저장부(18)에 저장하도록 제어한다. Accordingly, the
즉, 레이더 검지정보 생성부(43)는 신호처리부(31)에서 처리된 신호를 이용해서 타 차량과의 거리, 타 차량의 속도, 각도 정보를 포함하는 레이더 검지신호를 생성하고, 추적 정보 생성부(44)는 레이더 검지정보를 누적해서 추적 정보를 생성하며, 사고발생시 사고 발생 경위의 분석자료로 제공할 수 있도록 추적 정보를 저장부(18)에 저장한다(S20). That is, the radar detection
그리고 제어부(16)는 추적 정보의 타 차량의 주행속도 및 주행방향 정보와 연동하여 차량과의 거리정보를 미리 설정된 충돌 안전거리, 충돌 경고거리, 충돌 위험거리와 비교하고, 비교 결과에 따라 충돌 위험을 경고할 수 있다. The
S22단계에서 제어부(16)는 표적이 검출되는지 여부를 검사하고, 표적이 검출되면 지속적으로 S20단계 내지 S22단계를 반복 수행한다. In step S22, the
반면, S22단계의 검사결과 표적이 미검출되면, 제어부(16)는 S10단계로 진행해서 S10단계 내지 S22단계를 반복 수행하도록 제어한다. On the other hand, if the target is not detected as a result of the test in step S22, the
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 표적이 미존재하는 경우 RF부의 구동주기를 변경시키고, 표적이 미존재하는 시간이 길어짐에 따라 RF부의 오프 타임을 증가시켜 전력 소모를 최소화할 수 있다.
Through the above process, according to the present invention, when the target is not present, the driving period of the RF unit is changed and power consumption can be minimized by increasing the off time of the RF unit as the time when the target does not exist is increased.
한편, 나이퀴스트 율(Nyquist Rate)에 따르면, 신호를 샘플링할 때 온전히 샘플링하기 위해서는 해당 신호 주파수의 2배에 대응되는 샘플링 주파수를 사용해야 한다. On the other hand, according to the Nyquist Rate, in order to completely sample a signal when sampling it, a sampling frequency corresponding to twice the signal frequency should be used.
그러나, 본 실시 예에서는 표적의 움직임 여부를 검출해서 표적의 존재 여부만을 검출함에 따라, ADC 샘플링 주파수를 나이퀴스트 율과 무관하게 해당 신호 주파수의 2배 이상으로 설정할 필요가 없다. However, in the present embodiment, it is not necessary to set the ADC sampling frequency to more than twice the signal frequency regardless of the Nyquist rate, by detecting whether or not the target is moving and detecting the presence or absence of the target.
즉, 표적의 도플러 주파수가 어디에 존재하는지 불확실한 상태에서, ADC는 도플러 주파수 대비 오버 샘플링(over sampling) 또는 언더 샘플링(under sampling)되는 문제가 발생할 수 있으나, 본 발명은 표적의 정확한 도플러 주파수를 측정하는 것이 아니라, 도플러 주파수의 존재 여부를 이용해서 표적의 존재 여부를 검출하는 것을 목적으로 함에 따라, ADC 샘플링 주파수를 나이퀴스트 율에 구애되지 않고 설정할 수 있다. That is, in a state where the Doppler frequency of the target is uncertain, the ADC may cause over sampling or under sampling with respect to the Doppler frequency, but the present invention is not limited to measuring the exact Doppler frequency of the target , The ADC sampling frequency can be set regardless of the Nyquist rate, with the object of detecting the presence or absence of the target using the presence or absence of the Doppler frequency.
다만, 본 발명은 도플러 주파수(fd)와 ADC 샘플링 주파수(fs)가 rem(fd,fs)=0(remainder after division cindition) 인 조건을 만족하는 경우, 표적의 움직임을 검출하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. However, the present invention can not detect the motion of the target when the condition that the Doppler frequency fd and the ADC sampling frequency fs are rem (fd, fs) = 0 (remainder after division cindition) have.
즉, 도플러 주파수와 샘플링 주파수의 분할 조건 후 나머지가 '0'인 경우, 도플러 주파수 성분이 DC 신호로 나타남에 따라, 신호처리부(31)의 근거리 간섭신호 제거과정에서 도플러 주파수가 제거된다. That is, when the remainder is '0' after the Doppler frequency and the sampling frequency division condition, the Doppler frequency is removed in the process of removing the local interference signal of the
이에 따라, 본 발명은 복수의 채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치(10')인 경우, 리얼 신호와 이미지 신호의 ADC 샘플링 주파수를 다르게 설정해서 상기 조건을 만족하는 경우를 제거할 수 있다 .Accordingly, when the present invention is a radar device 10 'that receives a signal through a plurality of channels, it is possible to eliminate the case where the ADC sampling frequency of the real signal and the image signal is set differently to satisfy the above condition.
또한, 본 발명은 단일 채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치(10)인 경우, RF부(12)의 온 타임 구간동안 서로 다른 샘플링 주파수를 할당해서 상기 조건을 만족하는 경우를 제거할 수 있다. Also, in the case of the
예를 들어, 도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이더 장치의 전력 제어방법에 적용되는 표적 움직임 검출 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다. For example, FIGS. 7 and 8 are flowcharts for explaining a target motion detection method applied to a power control method of a radar apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 7에는 2채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치(10')의 표적 움직임 검출방법이 도시되어 있고, 도 8에는 단일 채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치(10)의 표적 움직임 검출방법이 도시되어 있다. Figure 7 shows a method of detecting a target motion of a radar device 10 'receiving a signal over two channels, and Figure 8 shows a method of detecting a target motion of a
예를 들어, 2채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치에 적용되는 경우, 도 7의 S40단계에서 신호처리부(31)는 제1 채널에 ADC 샘플링 주파수(fs)를 적용하고, 제2 채널에는 ADC 샘플링 주파수(fa)에 3/4를 곱셈 연산한 주파수(fs*(3/4))를 적용한다. For example, when the present invention is applied to a radar device that receives a signal through two channels, the
한편, 본 실시 예에서는 제1 및 제2 채널에 각각 ADC 샘플링 주파수 및 3/4를 곱셈 연산한 주파수를 사용하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 조건을 만족하는 경우를 제거할 수 있도록 3/4뿐만 아니라 1/4을 곱셈 연산한 주파수 등 서로 다른 주파수를 사용하도록 변경될 수 있다. In the present embodiment, a frequency obtained by multiplying the first and second channels by the ADC sampling frequency and 3/4 is used. However, the present invention is not limited thereto. It can be changed to use different frequencies such as frequency multiplied by 1/4 as well as 3/4 so as to be removed.
그리고 신호처리부(31)는 각 신호에서 근거리 간섭신호를 제거하고(S42), 윈도윙 및 FFT를 수행한다(S44,S46).Then, the
이어서, 신호처리부(31)는 FFT를 수행한 각 표적신호를 검출해서 OR 연산을 수행함으로써(S50), 두 채널이 동시에 rem(fd,fs)=0 인 조건을 제거할 수 있다. Then, the
즉, 본 발명은 두 채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치에 적용되는 경우, 서로 다른 샘플링 주파수가 적용된 리얼 신호와 이미지 신호로부터 각각 표적신호를 검출해서 OR 연산을 수행함에 따라, 어느 한 쪽이라도 '0'이 아닌 도플러 주파수가 탐지되면, 움직이는 표적이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.That is, when the present invention is applied to a radar device that receives a signal through two channels, an OR operation is performed by detecting a target signal from a real signal and an image signal to which different sampling frequencies are applied, If a non-zero Doppler frequency is detected, it can be determined that a moving target exists.
한편, ADC 채널이 단일 채널인 레이더 장치(10)에 적용되는 경우, 도 8의 S60단계에서 RF부(12)의 구동주기마다 온 타임 구간 동안 서로 다른 샘플링 주파수를 할당한다. If the ADC channel is applied to the single-
예를 들어, 도 9는 도 8에 도시된 표적 움직임 검출방법의 예시도이다. For example, FIG. 9 is an exemplary view of the target motion detection method shown in FIG.
도 9의 (a)에는 RF부의 구동주기마다 온 타임 구간의 샘플링 주파수를 가변해서 할당한 상태가 도시되어 있고, 도 9의 (b)에는 구동주기별 이전 온 타임의 샘플링 주파수와 현재 온 타임의 샘플링 주파수를 할당해서 처리된 신호를 순차적으로 OR 연산하는 과정이 도시되어 있다. 9A shows a state in which the sampling frequency of the on-time section is varied and allocated every driving cycle of the RF section. FIG. 9B shows a state in which the sampling frequency of the previous on- A process of assigning a sampling frequency and sequentially ORing the processed signals is shown.
그래서 신호처리부(31)는 각 구동주기마다 서로 다른 샘플링 주파수를 할당한 후, 각 수신신호의 근거리 간섭신호를 제거하고(S62), 윈도윙 및 FFT를 수행해서(S64,S66), 표적신호를 검출한 후(S66) OR 연산을 수행함으로써(S68), 표적의 움직임을 검출해서 표적의 존재 여부를 검출할 수 있다. Therefore, the
이와 같은 방법을 통해, 본 발명은 복수의 채널이 적용되는 디지털 빔 포밍(Digital Beam-forming) 레이더 등 모든 레이더 장치에 적용할 수 있다. Through such a method, the present invention can be applied to all radar devices such as a digital beam-forming radar to which a plurality of channels are applied.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다. Although the invention made by the present inventors has been described concretely with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
본 발명은 레이더 장치에서 전력 소모가 큰 RF부의 구동주기를 표적의 존재 여부에 따라 가변함으로써, 레이더 장치의 전력 소모를 최소화하는 기술에 적용된다. The present invention is applied to a technique for minimizing the power consumption of a radar device by varying the driving period of an RF part consuming a large power in a radar device according to whether a target exists or not.
10,10': 레이더 장치
11: 안테나부 12: RF부
13: 디지털부 14: 송신 파트
15: 수신 파트 16: 제어부
17: 전원공급부 18: 저장부
19: 통신부 20: 경고부
21: 레이더 파형 발생기 22: RF 주파수 상향 변환기
23: 전력 증폭기 24: 저잡음 증폭기
25: RF 주파수 하향 변환기 26: 수신신호 게인 증폭기
31: 신호처리부 32: DAC
33: ADC 41: 표적 검출부
42: 구동주기 변경부 43: 레이더 검지정보 생성부
44: 추적 정보 생성부10, 10 ': Radar device
11: Antenna section 12: RF section
13: Digital part 14: Transmission part
15: Receiving part 16: Control part
17: power supply unit 18: storage unit
19: communication unit 20: warning unit
21: Radar waveform generator 22: RF frequency up converter
23: power amplifier 24: low noise amplifier
25: RF frequency down-converter 26: received signal gain amplifier
31: Signal processing unit 32: DAC
33: ADC 41: target detection unit
42: driving period changing unit 43: radar detecting information generating unit
44: trace information generating unit
Claims (11)
상기 송신신호를 발생하고 송신신호와 수신신호의 주파수를 변환하며 수신신호를 증폭하는 RF부,
레이더 신호를 발생하고 수신된 RF 신호를 신호처리하는 신호처리부 및
상기 신호처리부를 통해 신호처리된 수신신호를 이용해서 표적의 존재 여부를 검출하고 표적이 미존재하는 경우 상기 RF부의 구동 주기를 변경해서 전력 소모를 감소시키도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 신호처리부를 통해 전달되는 수신신호를 이용해서 표적의 존재 여부를 검출하는 표적 검출부 및
표적 미검출시 상기 RF부의 구동주기를 변경해서 구동신호를 발생하는 구동주기 변경부를 포함하며,
상기 신포처리부에서 검출되는 표적신호를 이용해서 표적의 움직임이 미검출되면, 상기 RF부의 구동주기를 미리 설정된 주기 시간만큼 점차적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 레이더 장치. An antenna unit for transmitting a radar signal to the surroundings and receiving a signal reflected from the target,
An RF unit for generating the transmission signal, converting the frequency of the transmission signal and the reception signal and amplifying the reception signal,
A signal processor for generating a radar signal and for processing a received RF signal;
And a control unit for detecting presence or absence of a target using the received signal processed through the signal processing unit and controlling power consumption of the RF unit by changing the driving period of the RF unit when the target does not exist,
The control unit may include a target detection unit for detecting presence or absence of a target using a received signal transmitted through the signal processing unit,
And a driving period changing unit for changing a driving period of the RF unit to generate a driving signal when no target is detected,
Wherein the control unit gradually increases the driving period of the RF unit by a preset periodic time when motion of the target is not detected using the target signal detected by the envelope processing unit.
상기 신호처리부는 수신신호에 포함된 근거리 간섭신호를 제거한 후, 고속 푸리에 변환을 수행해서 표적신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.The method according to claim 1,
Wherein the signal processor removes a local interfering signal included in the received signal and performs a fast Fourier transform to detect a target signal.
상기 제어부는 복수의 채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치에 적용되는 경우, 각 채널에 서로 다른 ADC 샘플링 주파수를 할당하여 상기 신호처리부를 통해 처리된 각 신호를 OR 연산해서 표적의 움직임을 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
When the control unit is applied to a radar device that receives a signal through a plurality of channels, a different ADC sampling frequency is assigned to each channel, and the target motion is detected by ORing each processed signal through the signal processing unit A radar device characterized by.
상기 제어부는 단일 채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치에 적용되는 경우, 각 구동주기의 온 타임 마다 서로 다른 ADC 샘플링 주파수를 할당하여 상기 신호처리부를 통해 처리된 이전 신호와 현재 신호를 OR 연산해서 표적의 움직임을 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
When the control unit is applied to a radar device that receives a signal through a single channel, different ADC sampling frequencies are allocated for each on-time of each driving cycle, and an OR operation is performed between the previous signal processed through the signal processing unit and the current signal, And detects the movement of the radar device.
(b) 상기 (a)단계의 검출결과 표적의 움직임이 미검출되면, 상기 레이더 장치의 전력 소모를 최소화하도록 제어부에서 RF부의 구동주기를 증가시켜 상기 RF부의 구동을 제어하는 단계 및
(c) 표적의 움직임이 검출되면 실시간으로 표적 검출 기능을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 (b)단계에서 제어부는 미리 설정된 주기 시간 간격에 따라 구동주기를 점차적으로 증가시켜 변경하고,
상기 구동주기는 미리 설정된 최대주기 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 레이더 장치의 전력 제어방법. (a) detecting a motion of a target by supplying driving power based on an initial driving period set in advance in an RF section of the radar device,
(b) controlling the driving of the RF unit by increasing the driving period of the RF unit in the control unit so as to minimize power consumption of the radar device when the motion of the target is not detected as a result of the detecting in the step (a)
(c) performing a target detection function in real time when motion of the target is detected,
In the step (b), the control unit gradually increases and changes the driving period according to a predetermined cycle time interval,
Wherein the driving period is set to be equal to or less than a preset maximum period.
(a1) 상기 제어부에서 연속파 파형을 전송하도록 표적 움직임 검출 파라미터를 세팅하는 단계,
(a2) 신호처리부에서 ADC 샘플링 주파수를 할당하고 근거리 간섭신호를 제거하는 단계,
(a3) 상기 (a2)단계에서 근거리 간섭신호가 제거된 수신신호의 고속 푸리에 변환을 수행해서 표적신호를 검출하는 단계 및
(a4) 상기 제어부에서 상기 표적신호에 포함된 도플러 주파수 존재 여부를 검사해서 표적의 움직임을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치의 전력 제어방법. 6. The method of claim 5, wherein step (a)
(a1) setting a target motion detection parameter to transmit a continuous wave waveform in the control section,
(a2) assigning an ADC sampling frequency in a signal processing unit and removing a local interference signal,
(a3) performing a fast Fourier transform on the received signal from which the near-field interference signal has been removed in the step (a2), and detecting a target signal; and
(a4) detecting the movement of the target by checking whether the Doppler frequency included in the target signal is present in the controller.
상기 표적 움직임 검출 파라미터는 연속파 주파수 및 DAC 샘플링 주파수를 포함하는 레이더 파형 파라미터와 ADC 샘플링 주파수 신호 및 고속 푸리에 변환 포인트 수를 포함하고,
상기 ADC 샘플링 주파수는 레이더 장치의 표적 검출 동작시 세팅되는 샘플링 주파수보다 높게 설정되며,
상기 고속 푸리에 변환 포인트는 설정 가능한 범위의 값 중에서 최소값으로 변경 가능한 것을 특징으로 하는 레이더 장치의 전력 제어방법.The method according to claim 6,
Wherein the target motion detection parameter includes a radar waveform parameter including a continuous wave frequency and a DAC sampling frequency, an ADC sampling frequency signal, and a number of fast Fourier transform points,
The ADC sampling frequency is set higher than the sampling frequency set in the target detection operation of the radar device,
Wherein the fast Fourier transform point is changeable from a value of a settable range to a minimum value.
상기 (a2)단계는 복수의 채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치에 적용되는 경우, 각 채널에 서로 다른 ADC 샘플링 주파수를 할당하고,
상기 (a4)단계는 각 채널을 통해 수신된 수신신호에 대해 상기 (a3)단계가 수행된 신호를 OR 연산하여 연산된 신호를 이용해서 표적의 움직임을 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치의 전력 제어방법.8. The method of claim 7,
In the step (a2), when applying to a radar device that receives a signal through a plurality of channels, a different ADC sampling frequency is allocated to each channel,
Wherein the step (a4) comprises detecting a motion of a target using a signal calculated by performing an OR operation on a signal received through each channel with respect to a signal obtained through the step (a3) Way.
상기 (a2)단계는 단일 채널을 통해 신호를 수신하는 레이더 장치에 적용되는 경우, RF부의 각 구동주기에서 온 타임 구간마다 서로 다른 ADC 샘플링 주파수를 할당하고,
상기 (a4)단계는 각 구동주기의 온타임 구간에서 수신되는 수신신호에 대해 상기 (a3)단계가 수행된 신호를 OR 연산하여 연산된 신호를 이용해서 표적의 움직임을 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치의 전력 제어방법.8. The method of claim 7,
In the step (a2), when applying to a radar device that receives a signal through a single channel, different ADC sampling frequencies are allocated for each on-time interval in each driving period of the RF unit,
Wherein the step (a4) comprises detecting a motion of a target using a signal calculated by performing an OR operation on the signal received in the step (a3) with respect to a received signal received in the on-time interval of each driving cycle, / RTI >
(c1) 레이더 파형의 표적 검출 파라미터를 세팅하는 단계,
(c2) 상기 신호처리부에서 처리된 수신신호를 이용해서 표적과의 거리, 표적의 각도 및 속도 정보를 포함하는 레이더 검지정보를 생성하는 단계,
(c3) 상기 레이더 검지정보를 누적해서 표적의 주행속도 및 주행방향 정보와 표적과의 거리 정보를 포함하는 추적 정보를 생성하여 저장부에 저장하는 단계 및
(c4) 상기 추적정보에 포함된 표적의 주행속도 및 주행방향 정보와 연동해서 표적과의 거리 정보에 따라 충돌 발생 여부를 판단하고, 충돌 발생 위험을 경고하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치의 전력 제어방법.10. The method according to any one of claims 5 to 9, wherein step (c)
(c1) setting a target detection parameter of the radar waveform,
(c2) generating radar detection information including the distance to the target, the angle of the target and the velocity information using the received signal processed by the signal processing unit,
(c3) accumulating the radar detection information, generating tracking information including the traveling speed of the target, the traveling direction information, and the distance information between the target and the target, and storing the generated tracking information in the storage unit
(c4) determining whether or not a collision occurs according to the distance information with the target, in association with the traveling speed and running direction information of the target included in the tracking information, and warning the collision occurrence risk / RTI >
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