KR20220053300A - 레이더 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 AESA(active electronically scanned array, 능동형 전자 주사식 위상 배열) 방식의 다중 안테나 기반 FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치는, 개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 송신부와, 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성하는 수신부와, 개별 송신 안테나와 개별 수신 안테나의 분리로 인해 발생하는 시분할(time sharing)을 해결하기 위한 트리거 신호를 이용하여 파형을 생성하여 송신부 및 수신부로 전송하고, 수신부로부터 수신한 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 타겟의 각도 추정 결과에 따라 타겟을 탐지하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

레이더 신호 처리 장치 및 방법 {RADAR SIGNAL PROCESSING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 AESA(active electronically scanned array, 능동형 전자 주사식 위상 배열) 방식의 다중 안테나 기반 FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
레이더(RADAR) 신호 처리 장치는 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 방출하고, 수신 안테나를 통해 해당 영역 내의 물체에 의해 반사되는 신호를 수신하여 타겟의 존재 및 타겟과의 거리를 탐지하는 장치이다.
이때, 레이더 신호의 변조(modulation) 방식은 펄스(pulse) 방식, FWCW(frequency modulated continuous wave) 방식, FSK(frequency shift keying) 방식 등이 존재하는데, 이러한 변조 방식에 따라 타겟의 속도 및 거리를 추출하는 방법이 다르다.
특히, FMCW 방식의 레이더 신호 장치에서는 펄스 방식과는 달리 주파수 변조 연속 파 방식에 따라 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변경된 레이더 송신신호를 타겟으로 송신하게 되며, 타겟에 의해 반사되어 수신되는 레이더 수신신호를 분석하여 타겟의 존재와 그에 따른 거리를 산출할 수 있다.
기존의 펄스 방식은 하나의 안테나로 오실레이터를 이용하여 레이더를 송수신하는 방식으로 구성되며, FMCW 방식은 송신 안테나와 수신 안테나가 분리되어 있다. FMCW 방식은 송신 안테나와 수신 안테나가 분리되어 있기 때문에 펄스 방식의 시분할(time sharing) 방식을 사용할 수 없다. 또한, 종래의 FMCW 방식은 송신 안테나의 각 채널들이 독립적인 모듈로 구성되는 것이 아닌 PESA(passive electronically scanned array, 수동형 전자 주사식 위상 배열) 방식을 사용하기 때문에, 주파수 및 위상각의 변경이 불가능하여 자유로운 레이더파를 방사하는 것에는 한계가 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 일 과제는, 송신 안테나의 각 채널들이 독립적인 모듈로 구성하여 기계적 구동부 없이 모듈 별로 원하는 주파수 및 위상을 만들어 방사하는 것이 가능하도록 하는데 있다.
본 발명의 일 과제는, 주파수 및 위상 변형을 자유롭게 하여 지상부터 대공 추적이 가능하도록 하는데 있다.
본 발명의 일 과제는, 주사 각도의 조절을 가능하게 하여 탐지 거리를 향상시키는데 있다.
본 발명의 일 과제는, 하나의 방사판이 아니라 개별적으로 레이터파를 방사하는 소형의 TRM(transmitter/receiver module) 배열로 구성하여, 다양한 각도의 빔포밍된 레이더파를 생성하도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 과제 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치는, 개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 송신부와, 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성하는 수신부와, 개별 송신 안테나와 개별 수신 안테나의 분리로 인해 발생하는 시분할(time sharing)을 해결하기 위한 트리거 신호를 이용하여 파형을 생성하여 송신부 및 수신부로 전송하고, 수신부로부터 수신한 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 타겟의 각도 추정 결과에 따라 타겟을 탐지하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 방법은, 송신부에 의해, 개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 단계와, 수신부에 의해, 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성하는 단계와, 제어부에 의해, 개별 송신 안테나와 개별 수신 안테나의 분리로 인해 발생하는 시분할(time sharing)을 해결하기 위한 트리거 신호를 이용하여 파형을 생성하여 송신부 및 수신부로 전송하는 단계와, 제어부에 의해, 수신부로부터 수신한 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 타겟의 각도 추정 결과에 따라 타겟을 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 더 제공될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 의하면, 송신 안테나의 각 채널들이 독립적인 모듈로 구성하여 기계적 구동부 없이 모듈 별로 원하는 주파수 및 위상을 만들어 방사할 수 있다.
또한, 주파수 및 위상 변형을 자유롭게 하여 지상부터 대공을 추적하는 것이 가능하게 된다.
또한, 주사 각도의 조절을 가능하게 하여 탐지 거리를 향상시킬 수 있다.
또한, 하나의 방사판이 아니라 개별적으로 레이터파를 방사하는 소형의 TRM 배열로 구성하여, 다양한 각도의 빔포밍된 레이더파를 생성할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.
도 3은 본 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신부(110), 수신부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 송신부(110)는 송신 신호 발생부(111), RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N) 및 송신 안테나(113_1 내지 113_N)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 수신부(120)는 수신 안테나(121_1 내지 121_N), RF 신호 획득부(122_1 내지 122_N), 로컬 신호 발생부(123), 합성부(124_1 내지 124_N) 및 중간주파수 신호증폭부(125_1 내지 125_N)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 제어부(130)는 파형 생성부(131) 및 신호 처리부(132)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "부"는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다.
본 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신부(110)와 수신부(120)를 분리하여 기존 시분할(time sharing) 방식에서 개별 트리거 방식으로 송신신호를 빔포밍(beam forming) 하는 방식을 이용할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신부(110)의 각 채널을 개별 모듈(송신 안테나(113)와, RF 신호 조절부(112)에 포함되는 파워 증폭부(미도시) 및 위상 시프터(미도시))로 구성하고, 위상 시프터는 아날로그 위상 시프터를 사용함으로써, 각 채널의 위상을 개별 제어하여 다양한 각도에서 빔포밍이 가능하도록 할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)에서 수신 안테나(121)는 주파수 응답 특성 내에 있는 주파수 영역대에서 레이더 수신신호를 수신하며, 수신 안테나(121)의 수신각도 범위 내에서 전 영역에 대한 신호를 획득할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)에서 각각 분리되어 있는 송/수신 시간은 생성되는 하나의 트리거 신호를 이용하여 파형 발생시간을 제어하는 방식을 이용할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)는 수신된 신호에서 FMCW 신호 처리를 이용하여 레인지-도플러 맵(range-doppler map)을 생성하고 각도 추정(angle estimation)을 수행하여 타겟을 3차원으로 탐지할 수 있다.
송신부(110)는 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호(Tx)를 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)를 통해 송신할 수 있다.
도 2를 참조하며 송신부(110)를 상세히 설명하면, 송신 신호 발생부(111)는 제어부(130)로부터 제1 파형 발생 신호를 수신하여 송신신호를 발생할 수 있다. 본 실시 예에서, 송신 신호 발생부(111)는 송신 안테나(113_1 내지 113_N) 개수만큼의 송신신호(제1 송신신호 내지 제N 송신신호)를 생성할 수 있다.
여기서, 제1 파형 발생 신호는 송신 안테나(113_1 내지 113_N)와 수신 안테나(121_1 내지 121_N)가 분리되어 있음으로 인해 발생되는 시분할(time sharing)을 해결하기 위해, 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 송신 시간과 개별 수신 안테나(121_1 내지 121_N)의 수신 시간에 대한 동기화를 맞춘 트리거 신호를 이용하여 생성될 수 있다. 또한 제1 파형 발생 신호는, 신호 처리부(132)로부터 트리거 신호를 수신한 파형 생성부(131)에서 생성될 수 있다. 파형 생성부(131)는 송/수신 시간의 동기화를 맞춘 트리거 신호를 이용하여 제1 파형 발생 신호 및 제2 파형 발생 신호를 생성하고, 제1 파형 발생 신호를 송신 신호 발생부(111)로 전송하고, 제2 파형 발생 신호를 로컬 신호 발생부(123)로 전송할 수 있다.
RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N)는 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 생성할 수 있다. RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N)는 송신 신호 발생부(111)에서 발생한 제1 내지 제N 송신신호를 증폭하고, 위상 변이를 발생시켜 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 출력과 위상을 자유롭게 변화시킬 수 있다. 송신 안테나(113_1 내지 113_N)를 개별적으로 제어할 수 있기 때문에 원하는 위상에 따른 지향각 변화, 송신 안테나(113_1 내지 113_N) 각각의 출력에 따른 빔 사이즈 변화 효과를 창출할 수 있다.
본 실시 예에서 RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N) 각각은 도시되지는 않았으나, 파워 증폭부 및 위상 시프터를 포함할 수 있다. 파워 증폭부는 송신 신호 발생부(111)에서 발생한 송신신호를 증폭하고, 위상 시프터는 증폭된 송신신호의 위상변위를 발생시켜, 레이더 송신신호를 생성할 수 있다. 본 실시 예에서 위상 시프터는 송신신호에 대하여 개별 송신 안테나 별로 아날로그 빔 포밍(beam forming)을 수행하도록 구성된 아날로그 위상 시프터를 포함할 수 있다.
RF 신호 조절부(112_1 내지 112_N)에서 생성된 개별 레이더 송신신호는 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)를 통해 방사될 수 있다.
수신부(120)는 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나(121_1 내지 121_N) 별로 수신되는 레이더 수신신호(Rx)와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성할 수 있다.
도 2를 참조하며 수신부(120)를 상세히 설명하면, 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 위상 변화에 따라 다양한 지향각으로 송신된 레이더 송신신호는 타겟으로부터 반사되고, 반사된 신호 즉, 레이더 수신신호(Rx)는 수신 안테나(121_1 내지 121_N)를 거쳐 RF 신호 형태로 RF 신호 획득부(122_1 내지 122_N)에서 획득할 수 있다.
로컬 신호 발생부(123)는 제어부(130)로부터 제2 파형 발생 신호를 수신하여 로컬발진 신호를 발생할 수 있다. 본 실시 예에서, 로컬 신호 발생부(123)는 수신 안테나(121_1 내지 121_N) 개수만큼의 로컬발진 신호(제1 로컬발진 신호 내지 제N 로컬발진 신호)를 생성할 수 있다.
여기서, 제2 파형 발생 신호는, 상술한 제1 파형 발생신호와 마찬가지로, 송신 안테나(113_1 내지 113_N)와 수신 안테나(121_1 내지 121_N)가 분리되어 있음으로 인해 발생되는 시분할(time sharing)을 해결하기 위해, 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 송신 시간과 개별 수신 안테나(121_1 내지 121_N)의 수신 시간에 대한 동기화를 맞춘 트리거 신호를 이용하여 생성될 수 있다. 또한 제2 파형 발생 신호는, 신호 처리부(132)로부터 트리거 신호를 수신한 파형 생성부(131)에서 생성될 수 있다. 파형 생성부(131)는 송/수신 시간의 동기화를 맞춘 트리거 신호를 이용하여 제1 파형 발생 신호 및 제2 파형 발생 신호를 생성하고, 제1 파형 발생 신호를 송신 신호 발생부(111)로 전송하고, 제2 파형 발생 신호를 로컬 신호 발생부(123)로 전송할 수 있다.
합성부(124_1 내지 124_N)는 RF 신호 획득부(122_1 내지 122_N)에서 획득한 제1 내지 제N RF 신호와 로컬 신호 발생부(123)에서 발생한 제1 내지 제N 로컬발진 신호를 각각 합성하여 제1 내지 제N 중간주파수 신호를 생성할 수 있다. 중간주파수 신호증폭부(125_1 내지 125_N)는 합성부(124_1 내지 124_N)에서 출력되는 제1 내지 제N 중간주파수 신호를 증폭하여 출력할 수 있다.
제어부(130)는 트리거 신호를 이용하여 생성한 파형 발생신호를 송신부(110) 및 수신부(120)로 전송하고, 수신부(120)로부터 수신한 개별 중간주파수 신호의 시간 지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 타겟의 각도 정보를 추정할 수 있다.
도 2를 참조하여, 제어부(130)를 상세히 설명하면, 파형 생성부(131)는 신호 처리부(132)로부터 트리거 신호를 수신하여 제1 파형 발생 신호 및 제2 파형 발생 신호를 생성하고, 제1 파형 발생 신호를 송신 신호 발생부(111)로 전송하고, 제2 파형 발생 신호를 로컬 신호 발생부(123)로 전송할 수 있다.
신호 처리부(132)는 송신 안테나(113_1 내지 113_N)와 수신 안테나(121_1 내지 121_N)가 분리되어 있음으로 인해 발생되는 시분할(time sharing)을 해결하기 위해, 개별 송신 안테나(113_1 내지 113_N)의 송신 시간과 개별 수신 안테나(121_1 내지 121_N)의 수신 시간에 대한 동기화를 맞춘 트리거 신호를 생성하여 파형 생성부(131)로 전송할 수 있다.
신호 처리부(132)는 트리거 신호의 생성시간을 기준으로 중간주파수 신호증폭부(125_1 내지 125_N)로부터 증폭된 중간주파수 신호의 수신시간에 대한 시간지연을 산출하고, 시간지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 타겟의 각도를 추정할 수 있다.
신호 처리부(132)는 시간지연이 산출된 후 FMCW 신호 처리를 이용하여 레인지-도플러 맵(range-doppler map)을 생성하고 각도 추정(angle estimation)을 통하여 타겟을 3차원으로 탐지할 수 있다. 어레이형 수신 안테나(121_1 내지 121_N)에서 각도 추정을 통해 세로 방향으로 배열되어 있는 수신 안테나(121)에 의해 고각을 측정하고, 가로 방향으로 배열되어 있는 수신 안테나(122)에 의해 방위각을 측정할 수 있다.
여기서, 도플러 맵은 레이더 수신신호로부터 생성된 타겟 지점들의 도플러 정보를 나타내는 맵일 수 있다. 도플러 맵에서 가로 축은 도플러 값(안테나를 기준으로 타겟 지점의 상태 속도를 나타내는 도플러 속도)을, 세로축은 타겟 지점까지의 거리를 나타낼 수 있다.
본 실시 예에서 각도 추정을 위해 증폭된 중간주파수 신호에 탬퍼럴 자기-상관 행렬(temporal auto-correlation matrix) 및 스페이셜-탬퍼럴 자기 상관 행렬(spatial-temporal auto-correlation matrix)를 적용할 수 있다.
신호 처리부(132)는 도플러 맵에 의한 타겟의 거리 정보와 자기-상관 행렬에 의한 타겟의 각도 추정 정보를 이용하여 타겟의 위치 정보를 탐지할 수 있다.
도 3은 본 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 및 도 2에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, S310단계에서 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신부(110)를 통하여, 개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 개별 송신 안테나를 통해 송신한다.
본 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 송신신호에 대하여 개별 송신 안테나 별로 아날로그 빔 포밍(beam forming)을 수행하도록 구성할 수 있다.
S320단계에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 수신부(120)를 통하여, 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성한다.
S330단계에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 제어부(130)를 통하여, 개별 송신 안테나와 개별 수신 안테나의 분리로 인해 발생하는 시분할(time sharing)을 해결하기 위한 트리거 신호를 이용하여 파형을 생성하여 송신부(110) 및 수신부(120)로 전송한다.
본 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 파형 발생부(131)를 통하여, 개별 송신 안테나의 송신 시간과 개별 수신 안테나의 수신 시간의 시분할(time sharing)에 대한 동기화를 맞춘 트리거 신호를 이용하여, 송신신호의 생성을 위한 제1 파형 및 로컬발진 신호의 생성을 위한 제2 파형을 생성할 수 있다.
S340단계에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 제어부(130)를 통하여, 수신부(120)로부터 수신한 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 타겟의 각도 추정 결과에 따라 타겟을 탐지한다.
본 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 신호 처리부(132)를 통하여, 트리거 신호의 생성시간을 기준으로 개별 중간주파수의 수신시간에 대한 시간지연을 산출하고, 시간지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 타겟의 각도를 추정할 수 있다. 본 실시 예에서 각도 추정을 위해 증폭된 중간주파수 신호에 탬퍼럴 자기-상관 행렬(temporal auto-correlation matrix) 및 스페이셜-탬퍼럴 자기 상관 행렬(spatial-temporal auto-correlation matrix)를 적용할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 신호 처리부(132)를 통하여, 시간지연이 산출된 후 FMCW 신호 처리를 이용하여 레인지-도플러 맵(range-doppler map)을 생성하고 각도 추정(angle estimation)을 통하여 타겟을 3차원으로 탐지할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(100)는 신호 처리부(132)를 통하여, 도플러 맵에 의한 타겟의 거리 정보와 자기-상관 행렬에 의한 타겟의 각도 추정 정보를 이용하여 타겟의 위치 정보를 탐지할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 레이더 신호 처리 장치
110: 송신부
120: 수신부
130: 제어부
131: 파형 발생부
132: 신호 처리부

Claims (9)

  1. 레이더 신호 처리 장치로서,
    개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 상기 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 송신부;
    상기 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성하는 수신부; 및
    상기 개별 송신 안테나와 상기 개별 수신 안테나의 분리로 인해 발생하는 시분할(time sharing)을 해결하기 위한 트리거 신호를 이용하여 파형을 생성하여 상기 송신부 및 상기 수신부로 전송하고, 상기 수신부로부터 수신한 상기 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 상기 타겟의 각도 추정 결과에 따라 상기 타겟을 탐지하는 제어부를 포함하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 송신신호에 대하여 개별 송신 안테나 별로 아날로그 빔 포밍(beam forming)을 수행하도록 구성된 아날로그 위상 시프터(phase shifter)를 포함하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 개별 송신 안테나의 송신 시간과 상기 개별 수신 안테나의 수신 시간의 시분할(time sharing)에 대한 동기화를 맞춘 트리거 신호를 이용하여, 상기 송신신호의 생성을 위한 제1 파형 및 상기 로컬발진 신호의 생성을 위한 제2 파형을 생성하는 파형 생성부; 및
    상기 트리거 신호의 생성시간을 기준으로 상기 개별 중간주파수의 수신시간에 대한 시간지연을 산출하고, 상기 시간지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 상기 타겟의 각도를 추정하는 신호 처리부를 포함하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 개별 중간주파수 신호에 탬퍼럴 자기-상관 행렬(temporal auto-correlation matrix) 및 스페이셜-탬퍼럴 자기 상관 행렬(spatial-temporal auto-correlation matrix)를 적용하여 상기 타겟의 각도 추정을 수행하는,
    레이더 신호 처리 장치.
  5. 레이더 신호 처리 방법으로서,
    송신부에 의해, 개별 송신 안테나 별로 송신신호의 출력과 위상을 조정한 레이더 송신신호를 상기 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 단계;
    수신부에 의해, 상기 레이더 송신신호가 타겟으로부터 반사되어 개별 수신 안테나 별로 수신되는 레이더 수신신호와, 개별 로컬발진(Local Oscillator) 신호를 합성한 개별 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호를 생성하는 단계;
    제어부에 의해, 상기 개별 송신 안테나와 상기 개별 수신 안테나의 분리로 인해 발생하는 시분할(time sharing)을 해결하기 위한 트리거 신호를 이용하여 파형을 생성하여 상기 송신부 및 상기 수신부로 전송하는 단계; 및
    상기 제어부에 의해, 상기 수신부로부터 수신한 상기 개별 중간주파수 신호를 기반으로 하여 생성한 상기 타겟의 각도 추정 결과에 따라 상기 타겟을 탐지하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 개별 송신 안테나를 통해 송신하는 단계는,
    아날로그 위상 시프터(phase shifter)에 의해, 상기 송신신호에 대하여 개별 송신 안테나 별로 아날로그 빔 포밍(beam forming)을 수행하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 송신부 및 상기 수신부로 전송하는 단계는,
    상기 개별 송신 안테나의 송신 시간과 상기 개별 수신 안테나의 수신 시간의 시분할(time sharing)에 대한 동기화를 맞춘 트리거 신호를 이용하여, 상기 송신신호의 생성을 위한 제1 파형 및 상기 로컬발진 신호의 생성을 위한 제2 파형을 생성하여 상기 송신부 및 상기 수신부로 전송하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 타겟의 각도를 추정하는 단계는,
    상기 트리거 신호의 생성시간을 기준으로 상기 개별 중간주파수의 수신시간에 대한 시간지연을 산출하는 단계; 및
    상기 시간지연에 따른 위상변화 정보를 기반으로 하여 상기 타겟의 각도를 추정하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 타겟의 각도를 추정하는 단계는,
    상기 개별 중간주파수 신호에 탬퍼럴 자기-상관 행렬(temporal auto-correlation matrix) 및 스페이셜-탬퍼럴 자기 상관 행렬(spatial-temporal auto-correlation matrix)를 적용하여 상기 타겟의 각도를 추정하는 단계를 포함하는,
    레이더 신호 처리 방법.
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