KR20140014159A - 다중 송신기와 비트 주파수 멀티플렉서를 구비한 에프엠씨더블유(fmcw) 레이더 시스템 - Google Patents

다중 송신기와 비트 주파수 멀티플렉서를 구비한 에프엠씨더블유(fmcw) 레이더 시스템 Download PDF

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KR1020137022934A
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애드리안 잔 드 종
빌헬무스 램버터스 반 로썸
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네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오
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Abstract

주파수 스윕된 레이더 신호는 송신기 각각의 주파수 스윕 사이에 미리 설정된 타임오프셋으로 복수의 송신 안테나로부터 송신된다. 송신된 주파수 스윕된 레이더 신호의 반사 조합이 수신된다. 필터 뱅크는 수신된 반사 신호의 조합에서 각 주파수 대역으로 부터 복수의 비트 신호를 분리한다. 각 다른 공간 위치에서 송신기 안테나를 사용할 수 있고, 분리된 비트 신호에서 유도된 중간신호는 합하여 합성 개구 레이더 이미지를 형성할 수 있다.

Description

다중 송신기와 비트 주파수 멀티플렉서를 구비한 에프엠씨더블유(FMCW) 레이더 시스템{FMCW radar system with multiple transmitters and beat frequency multiplex}
본 발명은 에프엠씨더블유(FMCW) 레이더 시스템 및 방법에 관한 것이다.
미국 특허 제5,345,470호에는 복수의 에프엠씨더블유 레이더 사이의 간섭을 처리하는 방법에 대하여 개시되어 있다. 그 자체 알려진 바와 같이, FMCW 레이더는 주파수 스윕된 레이더 신호를 전송하기 위한 송신기와 해당 스윕(sweep)을 수행하는 국부 발진기 신호와 다운받은 반사 신호를 혼합하는 수신기를 구비하고 있다. 따라서, 반사되는 목표물은 일정한 비트 주파수에서 혼합된 다운 신호를 야기하고, 비트 주파수는 송신과 수신사이의 시간지연에 따라 달라지며 그리하여 목표물까지의 거리에 따라 달라진다.
미국특허 제5,345,470호는 서로의 수신 범위 내에서 복수의 FMCW 레이더 시스템의 존재가 문제가 되는 간섭을 야기할 수 있음을 지적한다. 이러한 간섭의 일부는 비트 신호의 로우 패스 필터에 의해 제거할 수 있지만, 대역폭 역시 반사 신호가 감지 될 수 있는 거리 범위를 제한하기 때문에 사용할 수 있는 로우 패스 필터 대역폭의 한계가 더 낮아질 수 있다. 미국특허 제5,345,470호는 매우 좁은 대역폭을 사용하지 않고 간섭을 억제하는 다양한 방법을 제안한다. 각각의 FMCW 레이더의 스펙트럼은 다른 스윕에 대해 다른 주파수와 변조 슬로프를 사용하여 확산되며, 그래서 적어도 동일한 간섭이 매 스윕마다 발생하지는 않는다. 방향 선택은 간섭을 줄이기 위해 사용되고, 나머지 강한 간섭 신호를 생성하는 레이더에 대해서는 다른 주파수 밴드를 사용한다.
미국특허 제5,345,470호에서는 간섭을 유리하게 활용할 수 있는 것에 관하여 제안하지 않았다.
본 발명이 해결하려는 과제는 다른 수신기 안테나의 위치와 송신기 안테나의 각각의 위치 사이의 중간점에 위치한 가상 안테나 요소(elements)에서 목표물에 의해 전송된 신호의 수신을 시뮬레이션할 수 있도록 구성하여 데이터 처리 속도를 높이고 목표물 변위로 인한 인공물(artefacts)을 감소시킬수 있는 레이더 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명 과제의 해결 수단은 FMCW 레이더 시스템은 주파수 스윕된 레이더 신호를 전송하도록 구성된 복수의 송신기; 각각의 송신기의 주파수 스윕 사이에 미리 설정된 타이밍오프셋을 가진 주파수 스윕 레이더 신호를 전송하도록 송신기를 구성하는 스윕 동기 모듈(sweep syncronization module); 전송된 주파수 스윕된 레이더 신호의 반사 신호의 조합을 수신하도록 구성된 수신기, 수신된 신호에 대한 출력을 갖는 상기 수신기; 출력에 결합되고 각각 수신된 신호에서 각각의 주파수 대역으로부터 복수의 비트 신호를 분리하도록 구성된 신호 처리회로로 구성되어 있다.
본 발명은 다른 수신기 안테나의 위치와 송신기 안테나의 각각의 위치 사이의 중간점에 위치한 가상 안테나 요소(elements)에서 목표물에 의해 전송된 신호의 수신을 시뮬레이션할 수 있도록 구성하여 데이터 처리 속도를 높이고 목표물 변위로 인한 인공물(artefacts)을 감소시키는 유리한 효과가 있다.
이들 및 다른 목적과 유리한 측면은 다음과 도면을 사용한 바람직한 실시 예에 대한 설명에서 명백해질 것이다.
도 1은 FMCW 레이더 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 주파수 스윕을 나타낸 것이다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해 살펴본다.
본 발명은 에프엠씨더블유(FMCW) 레이더 시스템 및 방법에 관한 것이며, FMCW 레이더 시스템에 많은 유용한 FMCW 신호를 제공하는 것이 목적이다.
FMCW 레이더 시스템은 다음 구성이 제공된다.
- 주파수 스윕된 레이더 신호를 전송하도록 구성된 복수의 송신기;
- 각각의 송신기의 주파수 스윕 사이에 미리 설정된 타이밍오프셋을 가진 주파수 스윕 레이더 신호를 전송하도록 송신기를 구성하는 스윕 동기 모듈(sweep syncronization module);
- 전송된 주파수 스윕된 레이더 신호의 반사 신호의 조합을 수신하도록 구성된 수신기, 수신된 신호에 대한 출력을 갖는 상기 수신기;
- 출력에 결합되고 각각 수신된 신호에서 각각의 주파수 대역으로부터 복수의 비트 신호를 분리하도록 구성된 신호 처리회로; 로 구성되어 있다.
다른 타이밍 오프셋에서 시작하는 주파수 스윕의 전송은 다른 주파수 대역의 수신기에 반사된 신호를 얻는 결과를 가져온다. 이것들은 예를 들어, 필터 뱅크를 가진 수신기에서 분리된다. 필터 뱅크는 각각 동일한 수신 신호를 여과하는 각각의 대역(band)에 대하여 복수의 필터로 구성할 수 있다. 이러한 방법으로, 동시에 수신되는 다른 송신기로부터 온 반사 신호들을 분리할 수 있다.
실시 예에서 분리된 신호는 각각의 대역에 대해 유도된 신호를 합산하여 합성 개구 레이더 신호를 생성하는데 사용된다.
도면에 기초하여 본 발명의 기술적 구성을 살펴본다.
도 1은 복수의 송신기(10), 스윕 동기회로(12), 수신기(14) 및 신호 처리회로(16)를 구비한 FMCW 레이더 시스템을 나타낸 것이다. 각각의 송신기(10)는 제어 가능한 발진기(100)와 제어 가능한 발진기(100)에 연결된 입력을 가진 송신기 안테나(102)로 구성되어 있다.
송신기(10)의 제어 가능한 발진기(100)는 코먼 클럭 회로(미도시)(common clock circuit)의 제어 아래 동작하는 디지털 발전기 일 수 있고, 클럭 신호(clock signal)로 정의된 일련의 타임 포인트에 대해 연속적인 타임 디스크리트 디지털 오실레이터 신호 값을 결정하고, 이 값을 아날로그 신호로 변환할 수 있는 오실레이트이다. 다른 송신기(10)의 송신기 안테나는 공간 어레이로 배열된다. 스윕 동기회로(12)는 송신기(10)의 제어 가능한 발진기(100)의 입력을 제어하기 위하여 결합된 복수의 출력을 가지고 있다.
수신기(14)는 안테나(140), 제어 가능한 국부 발진기(142) 및 믹서(144)로 구성되어 있다. 제어 가능한 국부 발진기(142)는 송신기(10)의 제어 가능한 발진기(100)와 동일한 클럭회로(미도시)의 제어 하에 동작하는 디지털오실레이터일 수 있다. 믹서(144)는 안테나(140)와 국부 발진기(142)에 결합된 신호 입력을 가진다. 제어 가능한 국부 발진기(142)는 스윕 동기회로(12)의 출력과 결합된 제어 입력을 가진다. 믹서(144)는 신호 처리회로(16)와 결합된 출력을 가진다. 신호 처리회로(16)는 복수의 대역필터모듈(band filter module)(예를 들어, 아날로그 또는 디지털 필터모듈)과 조합모듈(162)로 구현될 수 있는 필터 뱅크(160)로 구성되어 있다. 필터 뱅크(160)는 수신기(14)의 출력과 연결된 입력(예를 들면 필터 뱅크에서 대역필터모듈은 입력을 가진다)과 조합모듈(162)에 연결된 출력을 가진다. 동작에서, 스윕 동기회로(12)는 서로에 대해 상호 타임오프셋에서 같은 주파수 스윕을 수행하는 송신기(10)의 제어 가능한 발진기(100)을 제어한다. 스윕 동기회로(12)는 유사한 스윕을 수행하는 국부 발진기(142)를 제어한다. 실시 예에서, 제어 가능한 발진기(100)의 스윕은 국부 발진기(142)에 사용할 수 있다.
도 2는 시간의 함수로서 주파수의 관점에서, 다른 송신기(10)의 제어 가능한 발진기(100)의 주파수 스윕을 도시한 것이다. 스윕은 시간 간격(DT)으로 분리된 균등한 간격의 타임 포인트에서 시작한다. 시간 간격의 기간이 선택되며, 그리하여 DT>MaxR/c 이며, 여기서 c는 빛의 속도, S는 스윕 기울기(주파수 스윕 범위(range)를 스윕 기간으로 나누고, 그래서 S*DT는 하나의 송신기에 해당하는 비트 주파수 대역폭이다)와 MaxR의 최대목표거리(목표물에 대한 송신기로부터 수신기까지)이다. 스윕 동기화 회로(12)가, 예를 들어 DT=MaxR/c 또는 더 큰 값을 가진 t(n)=n*DT 타임 포인트에서 송신기(10)의 제어 가능한 발진기(100)의 시작을 촉발하도록 구성할 수 있다. 실시 예에서, 송신기 안테나(102)는 인접하여 함께 위치하고 있다(즉, 너무 가까워서 그들 위치 차이로 인한 반사 지연시간의 영향은 타임오프셋에 비해 미미하다). 이 경우, 하나의 목표물에서 다른 송신기(10)(N,M으로 표시된)로 부터의 신호의 반사로 인한 비트 주파수 사이의 주파수 차이(DF(n,m)는 다른 송신기(10)의 제어 가능한 발진기(100)의 주파수 스윕 사이의 타임 오프셋에 해당한다: DF(n,m)=S*DT*(n-m).
실시 예에서, 150MHz 의 스윕 및 0.3 msec 의 스윕 시간이 사용되며, 500GHz/sec 의 스윕 속도를 낸다. 이 경우 1200 m 보다 작은 거리의 목표물에 대하여 DT=4㎲ 의 기본시간 간격이 사용될 수 있다. 제어 가능한 발진기(100)는 예를 들어, 9.40GHz에서 9.55GHz 까지 스윕하도록 구성할 수 있다.
필터 뱅크(160)의 각각의 대역 필터 모듈은, 연속 밴드가 S*DT 의해 상쇄되면서, 기껏 S*DT의 대역폭을 가진 각각의 주파수 대역을 통과한다. 이러한 방법으로 각각의 대역필터 모듈은 송신기(10)의 다른 하나로부터의 신호 반사로 인한 비트 주파수를 통과한다. 필터 뱅크(160)는 조합모듈(162)에 여과된(filtered) 신호를 공급한다. 실시 예에서, 조합 모듈(162)은 합성 개구 기능을 수행할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 조합 모듈(162)은 대역필터 뱅크(160)에서 파생된 신호를 합산하여 출력 신호를 계산한다.
합성 개구 레이더 기술은 그 자체로 알려져 있다. 하나의 그러한 기술은 다른 위치에서 송신기 안테나로부터 송신하고, 수신 안테나에서 이러한 송신으로 인한 반송 신호(return signal)를 수신하는 것을 포함한다. 이러한 합성 개구 레이더 기술은 다른 송신기 안테나로부터의 전송에 대응하여 수신 안테나에서 수신한 리턴 신호의 위상과 진폭을 판단할 수 있다고 간주한다. 파(far) 필드에서는 목표물에 대하여, 리턴 신호가 수신기 안테나의 위치와 각각의 송신기 안테나 위치 사이의 중간 지점에 위치한 가상 안테나 요소에서 목표물에 의하여 전송되는 신호의 수신을 시뮬레이션 하는데 사용할 수 있다. 다른 송신기 안테나로부터 리턴 신호의 위상 차이와 진폭비율은 가상 안테나 요소 신호의 위상 차이와 진폭과 동일하다.
가상 안테나 요소의 합성 위상 어레이의 수신신호는 리턴신호를 합산하여 계산할 수 있고, 선택적으로 미리 설정된 위상과 진폭 팩터(factor)로 리턴 신호를 곱한 후 합산하여 계산할 수 있다.
따라서 수신기 안테나의 위치와 송신기 안테나의 각각의 위치 사이의 중간 지점에 안테나 요소의 합성 위상 어레이의 방향성을 가진 안테나는 시뮬레이션할 수 있다. 위상 디자인 이론으로 그 자체로 알려진 디자인 기술을 사용하여 미리 설정된 위상과 진폭 팩터는 안테나 패턴을 최적화하기 위해 선택할 수 있다. 가상 안테나 요소가 라인을 따라 위치하는 하나의 예에서, 라인의 방향을 따라 최대의 감도를 가지는 안테나를 구현하기 위하여 라인을 따라 이동하는 파에 의하여 야기되는 위상 시프트의 반대방향을 따라 적응시킬 수 있다. 또 다른 예로, 가상 안테나 요소가 같은 평면에 있을 때, 팩터가 없는 (즉, 효과적으로 모든 안테나 요소에 대해 같은 팩터를 갖는) 합계는 평면의 넓은 측면 방향으로 지향성이 향상된다. 미리 설정된 위상 및/또는 진폭 팩터의 각각의 다른 세트를 곱한 후 얻은 합은 서로 다른 방향에서 목표물을 감지하는데 사용할 수 있다.
실시 예에서, 조합 모듈(162)은 필터 뱅크(160)로 분리된 신호에 알려진 기술을 적용하도록 구성되어 있다. 리니어 주파수 스윕의 경우(스윕 전후 효과를 무시함) 각 송신기의 신호의 시간 의존은
exp(i * 2 * PI * t * Fo + i * PI *S * ( t - t(n))2)
에 해당한다. 여기에서 t 는 시간, FO는 스윕의 기본 주파수, S는 스윕 기울기 및 t(n)은 "n"로 표시된 송신기 안테나의 스윕 시작의 오프셋 시간이다. 임의 목표물에 대하여, 믹서(144)의 출력에서 혼합된 다운 신호는 다른 송신기(10)에 의한 컨트리부션(contribution)의 합계이다. 수신기 신호(142)는 송신기 0(t(0)=0)의 모듈(100)로부터의 신호와 동일한 경우에 각 컨트리부션은
C(n)exp{i * 2 * PI * Fo * tt(n) + i*2*PI*S*(t(n) + tt(n))*t
- pi*S*(t(n)+tt(n))2}
텀(term)에 해당한다.
여기에서 C(n)은 목표물의 반사 계수에 비례하는 팩터이고 (그것은 또한 송신기-목표물-수신기 기하학에 달려있다.), tt(n)=DR(n)/c 는 송신기 안테나(n)에서 목표물을 거쳐서 수신기 안테나까지의 비행시간이다. 컨트리부션의 지수는 시간(t)에 비례하는 텀(term)에 포함되어 있다. 이 텀에서 t의 계수는 주파수 이동(shift)이다. 알 수 있는 바와 같이 이러한 주파수 이동은 두 파트(part)를 포함한다: 한 파트 S*t(n)는 t(n)에 비례하고, 다른 한 파트 S*tt(n)는 tt(n)에 비례한다. 첫 번째 파트는 S*t(n)은 다른 송신기로 인한 컨트리부션은 필터 뱅크(160)의 다른 밴드 필터 모듈이 통과시키는 다른 주파수 대역에 놓이는 효과가 있다. 다른 송신기(10)로부터의 신호의 반사에 대하여 첫 번째 파트는 목표물에 독립적인 미리 설정된 값을 가진다. 조합모듈(162)은 필터 뱅크(160)의 출력에서 이 파트를 제거한다.
두 번째 파트는 S*tt(n)는 목표물에 의존하는 기존의 FMCW의 이동(shift)을 나타낸다. 복수의 목표물이 있을 때, 컨트리부션은 텀의 합을 포함하며, 여기서 tt(n)의 다른 값은 복수의 주파수를 야기하고, 목표물까지 거리를 유도할 수 있다.
또한, 원한다면 그 자체로 알려진 기술을 사용하여 컨트리부션 지수는 목표물까지 오가는 비행시간(travel time)에 비례하는 시간에 독립적인 위상 텀인 FO*tt(n)과 잔류 비디오 위상으로 알려진, 일반적으로 훨씬 작고 제거할 수 있는 이차 텀(quadratic term)을 포함한다.
목표물에 대하여 독립적 인 파트에 대한 분리 및 보정 후, 조합 모듈(162)은 각각의 송신기(10)로부터의 반사 수신한 신호에 해당하는 중간 신호를 생성한다. 각 중간신호는 다른 목표물의 컨트리부션의 합이고, 있다면,
C(n)exp{i * 2 * PI * (Fo * tt(n) + S * tt(n)*t)}
의 형태이다.
조합모듈(162)은, 선택적으로 미리 설정된 위상 및/또는 위상 어레이 이론으로부터 유도할 수 있는 진폭 팩터와 중간신호를 곱한 후. 이러한 중간신호를 합한다. 목표물에 대한 합의 결과의 민감도는 합성 안테나 패턴에 따른 목표물의 방향에 따라 달라진다. 미리 설정된 위상 및/또는 진폭 팩터의 다른 세트와 곱셈한 후 얻은 합은 다른 방향에서 목표물을 감지하는데 사용할 수 있다.
조합모듈(162) 및/또는 필터 뱅크(160)는 디지털 신호처리 회로를 사용하며, 예를 들어 프로그래머블 디지털 신호처리회로가 스윕 동기화회로(12), 조합 모듈(162) 및/또는 필터 뱅크(160)에서의 대역 필터모듈 기능을 수행하게 하는 코드를 포함하는 프로그램 메모리를 가진 프로그레머블 디지털 신호 처리 회로를 사용하여 구현할 수 있다. 이러한 디지털 신호처리 회로는 적어도 제어 가능한 발진기(100) 및/또는 제어 가능한 국부 발진기(142) 및/또는 믹서(144)의 부분을 구현하는데 사용할 수 있다. 또한, 이러한 회로의 일부 또는 전부가 전용회로를 사용하여 구현될 수 있다.
FMCW 레이더 시스템의 실시 예를 상세히 설명했지만, 다른 FMCW 레이더 시스템은 또한 상호 오프셋(offset)를 가지는 복수의 송신기를 사용할 수 있음을 알아야한다. 예를 들어, 수신기(14)의 믹서(144)로부터 직접 신호를 필터 뱅크(160)에 적용하는 대신에 복수의 다른 주파수 대역(bands)에 따라 필터링하기 위하여 제공되는 필터 뱅크를 사용할 필요가 있으며, 예를 들어 복수의 대역 필터 모듈을 사용에 의하여, 신호는 필터 뱅크(160)에 신호를 적용하기 전에 다른 믹서 모듈에서 복수의 추가적인 국부 발진기로 혼합할 수 있다. 다른 추가적인 국부 발진기 신호는 다른 주파수 대역을 믹서(144)로부터 동일한 주파수 대역으로 이동하는데 사용할 수 있다. 이 경우 필터 뱅크(160)는 동일한 주파수대역에 대해 유사한 대역 필터 모듈(160)을 포함할 수 있다. 다른 주파수 대역에 대한 대역 필터 모듈을 가진 필터 뱅크(160), 또는 믹서 플러스 대역 필터모듈에 대한 실시 예를 살펴보았지만, 대역필터 모듈을 가진 하나의 대역 필터 모듈 또는 믹서는 다른 주파수 대역에 대하여 시간을 공유할 수 있고, 그 필터 뱅크(160)는 서로 다른 주파수 대역필터 모듈에 의해 공유되는 대역 필터 모듈의 일부를 포함한다.
실시 예에서, 한 위치에서 하나의 수신기 안테나(140)를 가진 하나의 수신기(14) 대신에, 다른 위치에서 수신기 안테나(140)를 가진 복수의 수신기들이 사용될 수 있다. 각 수신기의 신호는 송신기(10)와 수신기의 다른 조합을 위해 다른 신호를 분리하는 수신기(14)에서 설명한 바와 같이 밴더 필터가 될 수 있다. 이러한 방법으로, 다른 수신기 안테나의 위치와 송신기 안테나의 각각의 위치 사이의 중간점에 위치한 가상 안테나 요소(elements)에서 목표물에 의해 전송된 신호의 수신을 시뮬레이션할 수 있다. 이 실시 예에서, 조합 모듈(162)은 각 수신기로부터 대역 필터모듈의 그룹으로부터 신호를 수신할 수 있다. 조합모듈(162)은 선택적으로 미리 설정된 팩터를 적용한 후, 모든 그룹의 밴드필터 모듈에서 유도된 컨트리부션을 합하도록 구성할 수 있다. 이러한 방법에서는 많은 안테나 요소를 가진 위상 어레이의 안테나 패턴을 구현할 수 있다. 이런 식으로 구현할 수 있는 안테나요소의 다른 위치의 수는 송신기의 수와 수신기의 수의 곱과 동일하다. 동시 수신은 송신기와 수신기의 모든 조합에 사용할 수 있으며, 처리 속도를 높이고 목표물 변위로 인한 인공물(artefacts)을 감소시킨다.
원칙적으로, 시뮬레이션된 위상 어레이는 하나의 위치에서 송신기 안테나를 가진 하나의 송신기와 각각의 다른 위치에서 송신기 안테나를 가진 복수의 수신기를 사용하여 구현할 수 있다.
그러나 상호 타임오프셋을 가진 동일한 FMCW 스윕을 전송하는 송신기의 사용은 적은 수의 수신기가 필요하다는 장점이 있다.
실시 예에서, 단일 수신기(14) 대신에, 동일한 수신기 안테나(140)에 결합된 복수의 수신기가 사용될 수 있다. 이러한 방법으로 동일한 신호는 하나의 수신기(14)로 분리할 수 있다. 따라서 필터 뱅크(160)에 의해 수행되는 분리 부분은 수신기에 의해 수행될 수 있다.
실시 예에서 모든 송신기(10)는 상호 타임오프셋으로만 구분되는, 동일한 스윕을 사용하는 것으로 보이지만, 선택적으로 스윕은 추가적인 차이를 가진 것을 사용할 수 있음을 이해해야한다. 예를 들면, 주파수 대역 간격이 기울기(S)와 타임오프셋(t(n))의 곱으로 결정됨을 알 수 있다. 따라서 동일한 대역 분리는 다른 오프셋과 결합된 다른 송신기에서 서로 다른 기울기를 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 스윕의 시작 주파수사이의 오프셋(offset)을 사용할 수 있다.
도시된 실시 예에서, 송신기 안테나(102)는 바람직하게는 매우 가까이 위치하여 그들의 위치 사이의 차이가 수신된 신호(목표물의 방향으로 위치 차이(DX2)는 2*S*DX/c의 주파수 이동을 야기하지만, DX는 너무 작아 이러한 이동은 대역폭의 1/10 내지 바람직하게는1/100 미만이다.)의 주파수 대역에 현저하게 영향을 주지는 않는다. 다른 실시 예에서, 송신기 안테나(102)는 멀리 떨어져 주파수 이동의 결과가 대역폭과 비슷하거나 더 클 수 있다. 이러한 경우, 방향성 송신기 안테나 및/또는 방향성 수신기 안테나를 사용할 수 있고, 타임오프셋을 적용하여 주파수 대역의 위치가 최고 감도의 안테나 방향에서 목표물에 대하여 중복되지 않도록 할 수 있다. 송신기 안테나(n)는 기준 방향에 대하여 이 방향을 따라 위치 성분(component)의 오프셋(offset, DX(n)을 가지는 경우, 상기 타임오프셋은 2*DX(n)/c 로 이동하고, 안테나 스윕의 타임오프셋(n)은 tn)=N*DT+2*DX(n)/c 로 선택된다. 그리하여, 주파수 대역은 분리 유지할 수 있다. 실시 예에서, 송신기 안테나 및/또는 수신기 안테나는 최대 감도의 방향으로 회전하도록 할 수 있다. 안테나는 예를 들어 회전할 수 있고, 또는 그들은 조정 가능한 위상 제어를 가진 위상 어레이 일 수 있다. 이 경우, 스윕 동기화 회로(12)는 최대 감도의 방향으로 회전함으로 인해 DX(n)의 변화에 상응하는 타임오프셋t(n)을 적용하도록 구성하는 것이 바람직하다.

Claims (10)

  1. 에프엠씨더블유(FMCW) 레이더 시스템에 있어서,
    주파수 스윕 레이더 신호를 전송하도록 구성된 복수의 송신기;
    송신기 각각의 주파수 스윕 사이에 미리 설정된 타이밍오프셋을 가진 주파수 스윕 레이더 신호를 전송하기 위한 송신기를 구성하는 스윕 동기모듈;
    전송된 주파수 스윕된 레이더 신호의 반사 신호의 조합을 수신하도록 구성되고, 수신된 신호에 대한 출력을 갖는 상기 수신기; 및
    출력을 결합하고 각각 수신된 신호에서 각각의 주파수 대역으로부터 복수의 비트신호를 분리하도록 구성된 신호 처리회로로 구성된 에프엠씨더블유 레이더 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각 송신기는 각각 다른 공간 위치에 위치하는 송신 안테나와 분리된 비트 신호에서 유도된 중간 신호를 합하도록 구성된 신호처리 회로를 포함하는 에프엠씨더블유 레이더 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    신호처리 회로는 위상 팩터의 각각의 세트와 중간신호의 곱에 의하여 유도된 복수의 중간신호의 합을 연산하도록 구성된 에프엠씨더블유 레이더 시스템.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    각 송신기는 각 송신기 안테나를 포함하며, 수신기는 수신 안테나를 포함하고, 수신기 안테나 및/또는 송신기는 리디렉터블 안테나 패턴을 가지며, 여기서 스윕 동기화 모듈은 안테나 패턴의 리디렉션에 상응하게 타이밍 오프셋을 조정하도록 구성된 에프엠씨더블유 레이더 시스템.
  5. 에프엠씨더블유(FMCW) 레이더 검출 방법에 있어서,
    송신기 안테나 각각 것에서 주파수 스윕 사이에 미리 설정된 타임오프셋으로 복수의 송신기 안테나로부터 주파수 스윕된 레이더 신호를 송신하는 단계;
    송신된 주파수 스윕된 레이더 신호의 반사의 조합을 수신하는 단계;
    수신된 반사 신호의 조합에서 각 주파수 대역으로부터 복수의 비트신호를 분리하는 단계를 포함하는 에프엠씨더블유(FMCW) 레이더 검출 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    송신기 안테나는 각각 다른 공간 위치에 위치하고, 분리된 비트 신호에서 유도된 중간 신호를 합하도록 구성된 에프엠씨더블유(FMCW) 레이더 검출 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    위상 팩터의 각각의 세트와 중간신호의 곱에 의하여 유도된 중간신호의 복수의 합을 연산하도록 구성된 에프엠씨더블유(FMCW) 레이더 검출 방법.
  8. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    반사 신호의 조합이 리디랙터블 안테나 패턴을 가진 수신기 안테나 및/또는 송신기 안테나에 의하여 수신되고, 여기서 스윕 동기화 모듈은 안테나 패턴의 리디렉션에 상응하게 타이밍 오프셋을 조정하도록 구성된 에프엠씨더블유(FMCW) 레이더 검출 방법.
  9. 프로그래머블 컴퓨터에 의해 실행할 때 컴퓨터가 각 송신기 안테나에서 신호의 주파수 스윕 사이의 타임오프셋을 제어하고,
    수신된 신호의 반사 조합에서 각 주파수 대역으로부터 복수의 비트 신호를 분리하도록 하는 프로그램 명령어로 구성된 컴퓨터 기록 매체(computer program product).
  10. 청구항 9에 있어서,
    위상 팩터의 각각의 세트로와 중간신호의 곱에 의해 분리된 비트 신호에서 유도된 중간신호로부터 합성 개구 이미지를 형성하도록 컴퓨터가 구성된 컴퓨터 기록 매체(computer program product).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150134577A (ko) 2014-05-22 2015-12-02 주식회사 만도 다중 fmcw 레이더 송수신 장치 및 방법
KR20200112421A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 박선희 선박에서의 fmcw 레이더를 이용한 위치인식 기반 증강현실 군사용 훈련시스템
KR102176706B1 (ko) * 2019-11-25 2020-11-09 국방과학연구소 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템 및 방법
KR102235571B1 (ko) * 2020-11-03 2021-04-02 세종대학교산학협력단 저가형 다중 레이다를 이용한 거리 해상도 향상 기법
KR20210060834A (ko) 2019-11-19 2021-05-27 주식회사 유토비즈 다중접속 멀티협업 군사용 교육 훈련 시스템

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2517621A1 (en) 2011-04-29 2012-10-31 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO A radar apparatus for detecting multiple life-signs of a subject, a method and a computer program product
US9753131B2 (en) * 2013-10-09 2017-09-05 Massachusetts Institute Of Technology Motion tracking via body radio reflections
JP6716466B2 (ja) 2014-04-28 2020-07-01 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 無線反射によるバイタルサインの監視
US10261179B2 (en) 2016-04-07 2019-04-16 Uhnder, Inc. Software defined automotive radar
US9846228B2 (en) 2016-04-07 2017-12-19 Uhnder, Inc. Software defined automotive radar systems
US9753121B1 (en) 2016-06-20 2017-09-05 Uhnder, Inc. Power control for improved near-far performance of radar systems
US10908272B2 (en) 2017-02-10 2021-02-02 Uhnder, Inc. Reduced complexity FFT-based correlation for automotive radar
US11454697B2 (en) 2017-02-10 2022-09-27 Uhnder, Inc. Increasing performance of a receive pipeline of a radar with memory optimization
US10670695B2 (en) 2017-02-10 2020-06-02 Uhnder, Inc. Programmable code generation for radar sensing systems
DE102017105783B4 (de) * 2017-03-17 2020-06-10 S.M.S Smart Microwave Sensors Gmbh Verfahren zum Bestimmen eines Abstandes und einer Geschwindigkeit eines Objektes
US10989803B1 (en) 2017-08-21 2021-04-27 Massachusetts Institute Of Technology Security protocol for motion tracking systems
CN107807357A (zh) * 2017-10-27 2018-03-16 成都国卫通信技术有限公司 一种远距离机载fmcw‑sar***及其控制方法
US11105890B2 (en) 2017-12-14 2021-08-31 Uhnder, Inc. Frequency modulated signal cancellation in variable power mode for radar applications
DE102018103088A1 (de) * 2018-02-12 2019-08-14 Infineon Technologies Ag Halbleiterchip sowie vorrichtung und verfahren zum ansteuern zumindest eines kanals für ein radarsignal
CN110531358B (zh) * 2018-05-25 2023-07-18 华为技术有限公司 信息测量方法及信息测量装置
JP7086824B2 (ja) * 2018-11-15 2022-06-20 株式会社東芝 電子機器及びイメージング方法
DE102018131370A1 (de) 2018-12-07 2020-06-10 INOEX GmbH Innovationen und Ausrüstungen für die Extrusionstechnik Messsystem und Verfahren zur Vermessung eines Messobjektes, insbesondere eines Kunststoff-Profils
US11681017B2 (en) 2019-03-12 2023-06-20 Uhnder, Inc. Method and apparatus for mitigation of low frequency noise in radar systems
DE102020115387A1 (de) * 2019-06-13 2020-12-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Radar-Vorrichtung
CN112147636B (zh) * 2019-06-26 2024-04-26 华为技术有限公司 一种激光雷达及激光雷达的探测方法
US11555908B2 (en) * 2019-09-06 2023-01-17 International Business Machines Corporation Multi range radar system
WO2021144711A2 (en) 2020-01-13 2021-07-22 Uhnder, Inc. Method and system for intefrence management for digital radars

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4180814A (en) * 1978-03-13 1979-12-25 International Standard Electric Corporation Multiple beam receiving array signal processor
FR2477283A1 (fr) * 1980-03-03 1981-09-04 Trt Telecom Radio Electr Dispositif de radar destine notamment a mesurer par rapport a lui la vitesse v d'un objet
US5008678A (en) * 1990-03-02 1991-04-16 Hughes Aircraft Company Electronically scanning vehicle radar sensor
JP2665834B2 (ja) * 1991-02-15 1997-10-22 本田技研工業株式会社 Fmレーダ
JPH04313091A (ja) * 1991-04-10 1992-11-05 Honda Motor Co Ltd Fmレーダ装置
JPH0566580U (ja) * 1992-02-14 1993-09-03 三菱電機株式会社 レーダ装置
FR2690755B1 (fr) * 1992-04-30 1994-08-26 Thomson Csf Procédé et système de détection d'un ou plusieurs objets dans une zone angulaire, et applications.
JP2567332B2 (ja) * 1993-02-17 1996-12-25 本田技研工業株式会社 時分割型レーダシステム
US5345470A (en) 1993-03-31 1994-09-06 Alexander Richard O Methods of minimizing the interference between many multiple FMCW radars
US5351053A (en) * 1993-07-30 1994-09-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Ultra wideband radar signal processor for electronically scanned arrays
JP3256374B2 (ja) * 1994-05-27 2002-02-12 本田技研工業株式会社 マルチビーム・レーダ装置
US5933109A (en) * 1996-05-02 1999-08-03 Honda Giken Kabushiki Kaisha Multibeam radar system
JP3012805B2 (ja) * 1996-05-09 2000-02-28 本田技研工業株式会社 Fmレーダ装置
DE69737354T2 (de) * 1996-10-17 2007-10-31 Saab Bofors Dynamics Ab Verfahren zur störungsunterdrückung in einem fmcw-radar
JP2935420B2 (ja) * 1996-11-19 1999-08-16 本田技研工業株式会社 Fmレーダ装置
JP3061261B2 (ja) * 1997-04-01 2000-07-10 本田技研工業株式会社 Fmレーダ装置
US5929802A (en) * 1997-11-21 1999-07-27 Raytheon Company Automotive forward looking sensor application
JP2001091641A (ja) * 1999-09-17 2001-04-06 Toyota Central Res & Dev Lab Inc ホログラフィックレーダ
US6856276B2 (en) * 2001-07-26 2005-02-15 Codar Ocean Sensors, Ltd. Multi-station HF FMCW radar frequency sharing with GPS time modulation multiplexing
JP2007192575A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Mitsubishi Electric Corp 目標測位装置
DE112006003644B4 (de) * 2006-01-23 2011-05-19 Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo-shi Radarvorrichtung
WO2007133083A1 (en) * 2006-05-16 2007-11-22 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Frequency modulated continuous wave radar and synthetic aperture radar
DE102006028465A1 (de) * 2006-06-21 2007-12-27 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Kraftfahrzeug-Radarsystem und Verfahren zur Bestimmung von Geschwindigkeiten und Entfernungen von Objekten relativ zu dem einen Radarsystem
DE102006032540A1 (de) * 2006-07-13 2008-01-17 Robert Bosch Gmbh Winkelauflösender Radarsensor
DE102006032539A1 (de) * 2006-07-13 2008-01-17 Robert Bosch Gmbh FMCW-Radarsensor
GB2444989A (en) * 2006-12-22 2008-06-25 Plextek Ltd Electronically steered radar system for detecting and monitoring slow moving ground based targets
JP4899937B2 (ja) * 2007-03-02 2012-03-21 日本電気株式会社 Fmcw方式合成開口レーダ、偏流角検出方法、プログラムおよび記憶媒体
JP2008232832A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Denso Corp 干渉判定方法,fmcwレーダ
CN100538394C (zh) * 2007-04-06 2009-09-09 清华大学 一种采用多发多收频分信号的宽带雷达及其成像方法
JP2009080024A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Fujitsu Ltd 探知測距装置および探知測距方法
US7973700B2 (en) * 2008-01-31 2011-07-05 Denso International America, Inc. Dual transmitting antenna system
DE102008011889A1 (de) * 2008-02-29 2009-10-01 Universität Karlsruhe (Th) Digitale Strahlformung mit frequenzmodulierten Signalen
JP2009265007A (ja) * 2008-04-28 2009-11-12 Hitachi Ltd 移動体用レーダ及び平面アンテナ
US9121943B2 (en) * 2011-05-23 2015-09-01 Sony Corporation Beam forming device and method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150134577A (ko) 2014-05-22 2015-12-02 주식회사 만도 다중 fmcw 레이더 송수신 장치 및 방법
KR20200112421A (ko) 2019-03-22 2020-10-05 박선희 선박에서의 fmcw 레이더를 이용한 위치인식 기반 증강현실 군사용 훈련시스템
KR20210060834A (ko) 2019-11-19 2021-05-27 주식회사 유토비즈 다중접속 멀티협업 군사용 교육 훈련 시스템
KR102176706B1 (ko) * 2019-11-25 2020-11-09 국방과학연구소 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템 및 방법
KR102235571B1 (ko) * 2020-11-03 2021-04-02 세종대학교산학협력단 저가형 다중 레이다를 이용한 거리 해상도 향상 기법

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