KR20220071775A - 딥러닝에 기반한 fmcw 레이더 신호의 노이즈 제거 방법 및 장치 - Google Patents

딥러닝에 기반한 fmcw 레이더 신호의 노이즈 제거 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 장치의 수신 신호의 노이즈를 제거하는 방법은 안테나를 통해 수신된 레이더 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역 레이더 신호를 생성하는 단계, 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟이 존재하는 타겟 영역을 검출하는 단계, 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟 영역 이외의 주파수 영역의 신호를 제로(zero) 값으로 변환하는 단계 및 적어도 일부 주파수의 영역을 제로 값으로 변환한 주파수 영역 레이더 신호를 역 푸리에 변환하여 시간 영역 레이더 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

딥러닝에 기반한 FMCW 레이더 신호의 노이즈 제거 방법 및 장치{DENOISING METHOD AND APPARATUS FOR FMCW RADAR SIGNAL BASED ON DEEP-LEARNING}
본 개시는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 신호에서 노이즈를 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
레이다 센서는 보안 및 국방의 분야를 넘어 교통 및 우주 등의 분야에 까지 활용되고 있고, 카메라 센서와 같이 빛을 이용하는 센서가 특정 환경에서 안정적으로 동작하지 못하는 것에 반하여, 레이다 센서는 전파를 이용하는 특성으로 인해 광 기반 센서의 단점을 극복할 수 있는 장점을 가지고 있다.
레이더 센서의 탐지 가능한 최대거리는 송신 펄스 간의 주기나 송신 전력과 같은 다양한 파라 미터들에 의해 결정된다. 탐지 가능한 거리를 확장하기 위한 방법으로 신호대잡음비(Signal to noise ratio: SNR)를 증가시킬 수 있는데, 신호대잡음비는 송신 전력의 세기를 높이거나, 수신 신호에 더해진 잡음 성분의 세기를 감소시키거나, 프로세싱 이득을 증가시키는 등의 방법이 존재한다
다만, 송신 전력의 세기를 높이는 것은 하드웨어적인 특성의 변경과 전파 규정상 한계로 인해 모든 장비에 도입하는 것은 어려운 문제점이 있다.
선행기술 1: 한국 등록특허공보 제10-2132296호(2020.08.5. 공고) 선행기술 2: 한국 공개특허공보 제10-2016-0083947호(2016.07.12. 공개)
본 개시의 일 실시 예는 FMCW 레이더 수신 신호의 잡음을 감소시키는 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시의 다른 실시 예는 오토인코더(auto-encoder)에 기반하여 FMCW 레이더 수신 신호의 잡음을 감소시키는 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시의 일 실시 예는 타겟으로부터 반사된 FMCW 레이더 신호의 노이즈를 제거하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 수신 신호의 노이즈를 제거하는 방법은 안테나를 통해 수신된 레이더 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역 레이더 신호를 생성하는 단계, 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟이 존재하는 타겟 영역을 검출하는 단계, 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟 영역 이외의 주파수 영역의 신호를 제로(zero) 값으로 변환하는 단계 및 적어도 일부 주파수의 영역을 제로 값으로 변환한 상기 주파수 영역 레이더 신호를 역 푸리에 변환하여 시간 영역 레이더 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 수신 신호의 노이즈를 제거하는 방법은 시간 영역 레이더 신호를 오토 인코더(autoencoder)에 입력하여 최종 레이더 신호를 생성하는 단계를 더 포함하고, 오토 인코더는 시간 영역의 제1 레이더 신호에 노이즈가 추가된 제2 레이더 신호를 입력으로 하여 출력한 제3 레이더 신호와 제1 레이더 신호의 차이를 감소시키도록 훈련된 것일 수 있다.
FMCW 레이더 장치의 수신 신호의 노이즈를 제거하는 방법에서 타겟 영역을 검출하는 단계는, 주파수 영역 레이더 신호에서 제1 문턱값 이상인 신호들이 존재하는 영역을 타겟 영역으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
FMCW 레이더 장치의 수신 신호의 노이즈를 제거하는 방법에서 타겟 영역을 검출하는 단계는, 주파수 영역 레이더 신호에서 미리 설정된 주파수 간격을 갖는 윈도우를 주파수에 따라 이동시키는 단계, 주파수에 따라 이동된 윈도우 내의 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값을 계산하는 단계 및 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값의 변화에 기반하여 타겟 영역을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 레이더 신호를 송신하고, 상기 제1 레이더 신호가 반사된 제2 레이더 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나;
본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 신호 처리 장치는 적어도 하나의 프로세서, 프로세서와 전기적으로 연결되고, 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고, 메모리는 프로세서를 통해 실행될 때 프로세서가 상기 안테나를 통해 수신된 상기 제2 레이더 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역 레이더 신호를 생성하고, 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟이 존재하는 타겟 영역을 검출하고, 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟 영역 이외의 주파수 영역의 신호를 제로(zero) 값으로 변환하고, 적어도 일부 주파수의 영역을 제로 값으로 변환한 주파수 영역 레이더 신호를 역 푸리에 변환하여 시간 영역 레이더 신호를 생성하도록 야기하는 코드를 저장할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법 및 장치는 주파수 영역에서 감지된 타겟 영역 이외 영역의 신호들을 제로 변환함으로써, FMCW 수신 레이더 신호의 전체 노이즈 파워를 줄일 수 있다.
본 개시의 다른 실시 예는 오토 인코더 기반의 딥러닝(deep learning)을 이용하여 FMCW 수신 레이더 신호의 노이즈 파워를 더욱 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법을 수행하거나 FMCW 레이더 신호 처리 장치가 구동하기 위한 환경을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 신호 처리 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 윈도우에 기반한 FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법의 오토 인코더의 훈련 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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.
도 1을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법을 수행하거나 FMCW 레이더 신호 처리 장치를 구동하기 위한 환경을 설명한다.
도 1 (a)를 참조하면, 본 개시의 실시 예에 따른 FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법을 수행하거나 FMCW 레이더 신호 처리 장치를 구동하기 위한 환경은 송신(143) 및 수신 안테나(144)를 포함하는 안테나가 구비된 레이더 신호 처리 장치(100)를 포함할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 타겟(200)이 존재하는 것으로 추정되는 영역으로 레이더 신호를 송신(Tx)하고, 타겟(200)에서 반사된 레이더 신호를 수신(Rx)할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 수신된 레이더 신호의 노이즈의 파워를 감소시킬 수 있으며, 이를 위해서 수신된 레이더 신호의 ADC 등의 전처리, FFT(Fast Fourier Transform) 변환 등의 신호처리를 수행할 수 있다.
전처리 및 신호처리는 이들 모두를 적어도 하나의 프로세서에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 각각 별개의 프로세서에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
다른 실시 예에서, 레이더 신호의 노이즈 제거 방법은 타겟으로부터 반사된 레이더 신호를 수신하는 장치와 별개의 장치에서 수행 가능하다. 이 경우, 수신된 레이더 신호는 ADC 등의 전 처리를 수행한 후 별개의 장치로 네트워크를 통해 전송할 수 있으며 해당 장치를 레이더 신호 처리 장치(100)로 명명할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 노이즈 감소를 위해 딥러닝 기반의 오토 인코더(auto-encoder)를 시간 영역의 레이더 신호에 적용할 수 있으며, 신호처리를 수행하는 프로세서 또는 별개의 머신 러닝 전송 프로세서에서 수행할 수 있다. 아래에서, 도 7을 참조하여 FMCW 레이더 신호의 노이즈 감소를 위한 오토 인코더의 훈련 방법을 자세히 설명한다.
도 2를 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치(100)의 구성을 설명한다.
일 실시 예에서, 레이더 신호 처리 장치(100)는 레이더 신호 수신 장치가 별도로 구현되는 경우 레이더 신호 수신 장치로부터 디지털 변환된 FMCW 레이더 신호를 전송 받기 위한 통신부(110)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 외부 장치와 데이터를 송수신하기 위한 통신 모듈(111)을 포함할 수 있고, 통신 모듈(111)은 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이동통신 모듈은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.
무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 레이더 신호 처리 장치(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다.
무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있다.
근거리 통신 모듈은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 서버 장치 형태로 구현되거나 랩탑 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등 프로세서 및 메모리를 포함한 형태로 구현될 수 있고, 자동차 등의 하나의 모듈로서 구현될 수 있으며, 프로세서를 구동하여 신호 처리가 가능한 컴퓨팅 장치이면 특별히 그 종류를 한정하지 않는다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 사용자 또는 제어 장치에(예를 들어, 자동차의 중앙 처리 장치) 데이터 처리 과정 또는 동작을 인식한 결과를 표시 또는 전송하거나 사용자로부터 입력을 받거나 사용자가 제어할 수 있는 인터페이스부(120)를 포함할 수 있다. 인터페이스부(120)는 터치식 또는 기계식 버튼(121), 디스플레이(122) 또는 광 출력이 가능한 LED 또는 음성 출력이 가능한 스피커(123)를 포함할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 도 1을 참조하여 설명한 것처럼, 레이더 신호를 송신 또는 수신하는 안테나(142)를 포함하여 구현될 수 있고, 이 경우 레이더 신호를 송신(Tx) 또는 수신(Rx)하기 위한 적어도 하나 이상의 안테나(143, 144)를 포함할 수 있고, 레이더 신호를 송신하기 위한 앰프(amplifier), 믹서(mixer) 등의 구성 요소와 수신된 레이더 신호를 처리하기 위한 신호 처리부(141)를 포함할 수 있다. 레이더 신호를 송신 또는 수신하기 위한 하드웨어 또는 소프트웨어 구성은 통상의 기술자에게 알려진 사항이므로 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 수신한 레이더 신호 및 주파수 영역으로 변환된 레이더 신호 등의 중간 또는 최종 데이터들을 저장하거나 시간 영역의 레이더 신호에 적용하여 노이즈를 제거 가능한 머신 러닝 기반의 훈련된 학습 모델을 저장하는 메모리(130)를 포함할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(100)는 도 2에 도시되지 않았지만, 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행하는 별개의 인터페이스로서 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치(100)의 신호 처리부(141) 또는 프로세서(180)는 수신된 레이더 신호의 푸리에 변환(FFT) 또는 역 푸리에 변환(IFFT)을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 레이더 신호 처리 장치의 노이즈 제거 방법을 설명한다.
레이더 신호 처리 장치는 서로 다른 시간에 타겟이 존재하는 것으로 추정되는 복수의 영역으로부터 반사된 레이더 신호를 수신하거나 입력 받을 수 있다.
레이더 신호 처리 장치는 수신된 레이더 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역 레이더 신호를 생성할 수 있다(S110).
이후 레이더 신호 처리 장치는 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟이 존재하는 타겟 영역을 검출하고(S120), 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟 영역 이외의 주파수 영역의 신호를 제로(zero) 값으로 변환할 수 있다(S130).
도 4 내지 5를 참조하여, 자세히 설명한다.
도 4를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치는 일 실시 예로 주파수 영역 레이더 신호에서 제1 문턱값 이상인 신호들이 존재하는 영역을 타겟 영역으로 설정하고, 타겟 영역 이외의 주파수 영역의 신호를 제로 값으로 변환할 수 있다.
상기 제1 문턱값은 실험에 의해서 미리 설정되거나 주파수 영역 레이더 신호의 신호의 크기의 변화에 기반하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 신호의 크기가 높은 피크를 검출하고 각 피크 주변의 일정 크기 주파수 영역의 신호 값의 평균의 차이가 미리 설정된 범위 이상인 피크들을 제외한 피크들 중 가장 높은 피크값을 제1 문턱값으로 설정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 레이더 신호 처리 장치는 일 실시 예로 주파수 영역 레이더 신호에서 미리 설정된 주파수 간격을 갖는 윈도우(S121)를 주파수에 따라 이동시키고(S123), 주파수에 따라 이동된 윈도우 내의 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값을 계산하고(S125), 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값의 변화에 기반하여 타겟 영역으로 설정(S127)할 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면 동일한 주파수 영역의 폭을 갖는 윈도우(610, 620, 630)를 주파수에 따라 이동시키면서(640) 해당 윈도우의 위치에서 윈도우 내의 주파수 영역 레이더 신호(650)의 분산 값을 계산할 수 있다.
이후, 레이더 신호 처리 장치는 윈도우 내의 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값이 미리 설정된 기준 분산 값 이상인 주파수 영역을 타겟 영역으로 설정하거나, 윈도우 내의 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값과 이전 윈도우 내의 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값의 변화가 미리 설정된 기준 이상인 경우 해당 윈도우 내의 주파수 영역을 타겟 영역으로 설정할 수 있다.
레이더 신호 처리 장치는, 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟 영역 이외의 주파수 영역의 신호를 제로 값으로 변환한 후, 다시 주파수 영역의 신호를 역 푸리에 변환하여 시간 영역 레이더 신호를 생성(S140)할 수 있다.
도 7을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 FMCW 레이더 신호의 노이즈를 감소시키는 오토 인코더의 훈련 방법을 설명한다.
레이더 신호 처리 장치는 주파수 영역 레이더 신호에서 노이즈를 감소시킨 후 다시 시간 영역으로 변환된 레이더 신호를 오토 인코더에 입력하여 노이즈가 추가로 제거된 최종 레이더 신호를 생성할 수 있다.
오토 인코더는 시간 영역의 제1 레이더 신호에 노이즈가 추가된 제2 레이더 신호를 입력으로 하여 출력한 제3 레이더 신호와 제1 레이더 신호의 차이를 감소시키도록 훈련된 오토 인코더일 수 있다.
오토 인코더는 입력 자체를 출력으로 재현하는 것을 목표로 하는 신경망으로서, 오토 인코더는 입력층, 적어도 하나의 은닉층 및 출력층을 포함한다.
이 경우 은닉 계층의 노드 수가 입력 계층의 노드 수보다 적으므로 데이터의 차원이 줄어들게 되며, 이에 따라 압축 또는 인코딩이 수행되게 된다.
또한 은닉 계층에서 출력한 데이터는 출력 계층으로 입력된다. 이 경우 출력 계층의 노드 수는 은닉 계층의 노드 수보다 많으므로, 데이터의 차원이 늘어나게 되며, 이에 따라 압축 해제 또는 디코딩이 수행되게 된다.
한편 오토 인코더는 학습을 통해 뉴런의 연결 강도를 조절함으로써 입력 데이터가 은닉층 데이터(latent feature)로 표현된다. 은닉층에서는 입력층보다 적은 수의 뉴런으로 정보를 표현하는데 입력 데이터를 출력으로 재현할 수 있다는 것은, 은닉층이 입력 데이터로부터 숨은 패턴을 발견하여 표현했다는 것을 의미할 수 있다.
도 7을 참조하면, 시간 영역의 제1 레이더 신호(
Figure pat00001
)(710)에 노이즈를 추가(
Figure pat00002
)하여 입력층에 입력(720)할 수 있고, 입력층과 은닉층 사이에서 노이즈가 추가된 제2 레이더 신호가 인코딩 되고(
Figure pat00003
), 다시 출력층(740)으로 입력되면서 제3 레이더 신호로 디코딩(
Figure pat00004
) 된다. 이후, 미리 결정된 손실 함수에 기반하여 제1 레이더 신호와 제3 레이더 신호의 차이를 감소시키도록 오토 인코더를 훈련시킬 수 있다.
은닉층은 복수로 존재할 수 있고, 손실 함수는 주로 평균 제곱 오차(MSE: Mean Squared Error) 또는 교차 엔트로피 오차(CEE, Cross Entropy Error)를 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 손실 함수를 최소화하기 위하여 학습 최적화 알고리즘을 이용할 수 있으며, 학습 최적화 알고리즘으로 경사 하강법(GD: Gradient Descent), 확률적 경사 하강법(SGD: Stochastic Gradient Descent), 모멘텀(Momentum), NAG(Nesterov Accelerate Gradient), Adagrad, AdaDelta, RMSProp, Adam, Nadam 등을 사용할 수 있다.
전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 레이더 신호 처리 장치의 프로세서(180)를 포함할 수도 있다.
한편, 상기 프로그램은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 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 개시의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 개시에서 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 개시에 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 개시가 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 개시를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 개시의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 인자(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 개시의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 개시의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 레이더 신호 처리 장치
200: 타겟
610, 620, 630: 윈도우
640: 주파수에 따른 이동
650: 주파수 영역 레이더 신호

Claims (10)

  1. FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 장치의 수신 신호의 노이즈를 제거하는 방법으로서,
    안테나를 통해 수신된 레이더 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역 레이더 신호를 생성하는 단계;
    상기 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟이 존재하는 타겟 영역을 검출하는 단계;
    상기 주파수 영역 레이더 신호에서 상기 타겟 영역 이외의 주파수 영역의 신호를 제로(zero) 값으로 변환하는 단계; 및
    적어도 일부 주파수의 영역을 제로 값으로 변환한 상기 주파수 영역 레이더 신호를 역 푸리에 변환하여 시간 영역 레이더 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 시간 영역 레이더 신호를 오토 인코더(autoencoder)에 입력하여 최종 레이더 신호를 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 오토 인코더는 시간 영역의 제1 레이더 신호에 노이즈가 추가된 제2 레이더 신호를 입력으로 하여 출력한 제3 레이더 신호와 상기 제1 레이더 신호의 차이를 감소시키도록 훈련된,
    FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟 영역을 검출하는 단계는,
    상기 주파수 영역 레이더 신호에서 제1 문턱값 이상인 신호들이 존재하는 영역을 상기 타겟 영역으로 설정하는 단계를 포함하는,
    FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟 영역을 검출하는 단계는,
    상기 타겟 영역으로 설정하는 단계 이전에,
    상기 주파수 영역 레이더 신호에서 미리 설정된 주파수 간격을 갖는 윈도우를 주파수에 따라 이동시키는 단계;
    주파수에 따라 이동된 상기 윈도우 내의 상기 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값을 계산하는 단계; 및
    상기 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 상기 분산 값의 변화에 기반하여 상기 타겟 영역을 설정하는 단계를 포함하는,
    FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 상기 분산 값의 변화에 기반하여 상기 타겟 영역으로 설정하는 단계는,
    상기 윈도우 내의 상기 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값이 미리 설정된 기준 분산 값 이상인 주파수 영역을 상기 타겟 영역으로 설정하는 단계를 포함하는,
    FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 상기 분산 값의 변화에 기반하여 상기 타겟 영역으로 설정하는 단계는,
    상기 윈도우 내의 상기 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값과 이전 윈도우 내의 상기 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값의 변화에 기반하여 상기 타겟 영역으로 설정하는 단계를 포함하는,
    FMCW 레이더 장치의 노이즈 제거 방법.
  7. 제1 레이더 신호를 송신하고, 상기 제1 레이더 신호가 반사된 제2 레이더 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나;
    적어도 하나의 프로세서;
    상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고,
    상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가 상기 안테나를 통해 수신된 상기 제2 레이더 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역 레이더 신호를 생성하고, 상기 주파수 영역 레이더 신호에서 타겟이 존재하는 타겟 영역을 검출하고, 상기 주파수 영역 레이더 신호에서 상기 타겟 영역 이외의 주파수 영역의 신호를 제로(zero) 값으로 변환하고, 적어도 일부 주파수의 영역을 제로 값으로 변환한 상기 주파수 영역 레이더 신호를 역 푸리에 변환하여 시간 영역 레이더 신호를 생성하도록 야기하는 코드를 저장하는,
    FMCW 레이더 신호 처리 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금 상기 시간 영역 레이더 신호를 오토 인코더(autoencoder)에 입력하여 최종 레이더 신호를 생성하고, 상기 오토 인코더는 시간 영역의 제1 레이더 신호에 노이즈가 추가된 제2 레이더 신호를 입력으로 하여 출력한 제3 레이더 신호와 상기 제1 레이더 신호의 차이를 감소시키도록 훈련된 코드를 더 저장하는,
    FMCW 레이더 신호 처리 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금 상기 주파수 영역 레이더 신호에서 제1 문턱값 이상인 신호들이 존재하는 영역을 상기 타겟 영역으로 설정하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
    FMCW 레이더 신호 처리 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금 상기 타겟 영역으로 설정하기 전에, 상기 주파수 영역 레이더 신호에서 미리 설정된 주파수 간격을 갖는 윈도우를 주파수에 따라 이동시키고, 주파수에 따라 이동된 상기 윈도우 내의 상기 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 분산 값을 계산하고, 상기 주파수 영역 레이더 신호의 크기의 상기 분산 값의 변화에 기반하여 상기 타겟 영역으로 설정하도록 야기하는 코드를 더 저장하는,
    FMCW 레이더 신호 처리 장치.
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