KR102102232B1 - Radar System and Method for Radar Detection - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이더 수신기 및 그 레이더 탐지 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 복수의 배열 채널을 포함하는 레이더 수신기의 레이더 탐지 방법은, 사이드 로브를 억제한 제1 빔 패턴을 생성하기 위한 제1 파라미터 및 의도적으로 상기 사이드 로브를 생성한 제2 빔 패턴을 생성하기 위한 제2 파라미터를 산출하는 단계; 각 배열 채널에 수신된 수신신호에 상기 제1 파라미터를 적용하여 상기 제1 빔 패턴에 대응하도록 빔 성형된 제1 신호를 산출하는 단계; 상기 각 배열 채널에 수신된 수신신호에 상기 제2 파라미터를 적용하여 상기 제2 빔 패턴에 대응하도록 빔 성형된 제2 신호를 산출하는 단계; 및 상기 제2 신호로부터 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 공통 성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a radar receiver and a radar detection method. In a radar detection method of a radar receiver including a plurality of array channels according to an aspect of the present invention, a first parameter for generating a first beam pattern suppressing a side lobe and a second beam pattern intentionally generating the side lobe Calculating a second parameter for generating the; Calculating a beam-formed first signal to correspond to the first beam pattern by applying the first parameter to a received signal received in each array channel; Calculating a beam-formed second signal to correspond to the second beam pattern by applying the second parameter to the received signal received on each array channel; And removing a common component of the first signal and the second signal from the second signal.
Description
본 발명은 레이더 수신기에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 사이드 로브와 메인 로브 간의 모호성을 제거할 수 있는 레이더 수신기 및 그 레이더 탐지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radar receiver, and more particularly, to a radar receiver and a radar detection method capable of removing ambiguity between a side lobe and a main lobe.
일반적으로, 배열 레이더는 방사 패턴(Radiation pattern)의 사이드 로브(Side lobe)에서 오는 신호와 메인 로브(Main lobe)에서 오는 신호 간에 모호성이 발생한다. 이 같은 레이더 수신 신호 간의 모호성은 레이더 탐지의 성능 열하를 일으킨다.In general, array radars generate ambiguities between signals from side lobes of radiation patterns and signals from main lobes. The ambiguity between these radar received signals causes a degradation in the performance of radar detection.
따라서, 메인 로브(Main lobe)에서 도달하는 신호를 얻기 위해 사이드 로브 제거(reduction, suppression)가 필요하다.Therefore, side lobe reduction (reduction, suppression) is required to obtain a signal arriving from the main lobe.
종래의 레이더는 안테나의 사이드 로브를 억제함으로써, 메인 로브에서 수신되는 신호와 사이드 로브에서 수신되는 신호 간의 모호성을 제거하였다.The conventional radar suppresses the side lobe of the antenna, thereby eliminating the ambiguity between the signal received from the main lobe and the signal received from the side lobe.
근래, 탐지각도 측면에서 차량용 레이더에 적용되는 기술은 기계적인 스캐닝 방식이 아닌 전기적 스캐닝 방식이 사용되고 있다.In recent years, in terms of detection angle, a technique applied to a vehicle radar uses an electrical scanning method rather than a mechanical scanning method.
전기적 스캐닝 방식은 액추에이터에 의해 안테나 위치를 변화시켜 스캐닝하는 기계식 스캐닝과 달리, 배열 안테나에서 합성된 빔을 통해 여러 방향을 스캐닝한다.The electric scanning method scans various directions through a beam synthesized from an array antenna, unlike mechanical scanning, which scans by changing the antenna position by an actuator.
전기적 스캐닝은 배열 안테나의 빔을 합성할 때에도 종래의 레이더 수신기과 마찬가지로 최대한 사이드 로브(그레이팅 로브, Grating lobe)를 억제하도록 설계된다. 이때, 그레이팅 로브의 크기에 따라 메인 로브가 사이드 로브로 바뀔 수 있는데, 종래의 레이더 수신기은 이러한 점을 이용하여 사이드 로브를 억제한다.Electrical scanning is designed to suppress side lobes (grating lobes) as much as possible with conventional radar receivers when synthesizing beams of array antennas. At this time, the main lobe may be changed to the side lobe according to the size of the grating lobe, and the conventional radar receiver uses this point to suppress the side lobe.
배열 안테나의 빔 합성시 사이드 로브를 억제하는 방법으로서, 전력 분배 프로파일(Power distribution profile)을 변경시켜 공간상의 윈도잉(Windowing)을 하는 방법 및 배열 안테나의 요소 안테나 간격(Spatial sampling 간격)을 변화시켜 부분적 노이즈(Spatial aliasing)를 방지하는 방법 등이 있다.As a method of suppressing side lobes when beams of an array antenna are synthesized, a method of performing windowing in space by changing a power distribution profile and changing the element antenna spacing (spatial sampling interval) of the array antenna There are methods to prevent partial aliasing.
또한, 전술한 두 방법으로 그레이팅 로브가 억제되지 않으면, 전체 빔 조향 각도를 크레이팅 로브가 발생하지 않는 영역으로 한정시켜, 레이더의 탐지영역으로 이용할 수 있다. 즉, 종래의 배열 레이더는 사이드 로브 발생을 억제시킨 빔 생성 가능 영역에 따라 탐지영역을 제한하였다.In addition, if the grating lobe is not suppressed by the two methods described above, the entire beam steering angle can be limited to an area in which no crating lobe is generated and used as a radar detection area. That is, in the conventional array radar, the detection area is limited according to a beam generating area in which side lobe generation is suppressed.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 의도적으로 사이드 로브를 생성 및 억제한 빔 패턴을 이용함에 따라 레이더 탐지영역을 넓힐 수 있는 레이더 수신기 및 그 레이더 탐지 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been devised from the technical background as described above, and its purpose is to provide a radar receiver and a radar detection method capable of widening a radar detection area by using a beam pattern intentionally generating and suppressing a side lobe. do.
본 발명의 일면에 따른 복수의 배열 채널을 포함하는 레이더 수신기의 레이더 탐지 방법은, 사이드 로브를 억제한 제1 빔 패턴을 생성하기 위한 제1 파라미터 및 의도적으로 상기 사이드 로브를 생성한 제2 빔 패턴을 생성하기 위한 제2 파라미터를 산출하는 단계; 각 배열 채널에 수신된 수신신호에 상기 제1 파라미터를 적용하여 상기 제1 빔 패턴에 대응하도록 빔 성형된 제1 신호를 산출하는 단계; 상기 각 배열 채널에 수신된 수신신호에 상기 제2 파라미터를 적용하여 상기 제2 빔 패턴에 대응하도록 빔 성형된 제2 신호를 산출하는 단계; 및 상기 제2 신호로부터 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 공통 성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a radar detection method of a radar receiver including a plurality of array channels according to an aspect of the present invention, a first parameter for generating a first beam pattern suppressing a side lobe and a second beam pattern intentionally generating the side lobe Calculating a second parameter for generating the; Calculating a beam-formed first signal to correspond to the first beam pattern by applying the first parameter to a received signal received in each array channel; Calculating a beam-formed second signal to correspond to the second beam pattern by applying the second parameter to the received signal received on each array channel; And removing a common component of the first signal and the second signal from the second signal.
본 발명의 다른 면에 따른 레이더 수신기는, 각기 신호를 수신하는 복수의 안테나; 상기 복수의 안테나 각각에 수신된 신호를 각기 주파수 하향 천이하는 복수의 수신 모듈; 각기 상기 주파수 하향 천이된 상기 신호를 각기 디지털 변환하는 복수의 아날로그 디지털 변환기; 및 디지털 변환된 상기 신호를 사이드 로브를 억제한 제1 빔 패턴에 대응하도록 제1 디지털 빔 성형하고, 상기 디지털 변환된 신호를 사이드 로브를 생성한 제2 빔 패턴에 대응하도록 제2 디지털 빔 성형한 다음, 상기 제2 디지털 빔 성형한 결과로부터 상기 제1 디지털 빔 성형한 결과를 빼서 상기 사이드 로브에 위치한 목표물을 파악하는 빔 성형 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.A radar receiver according to another aspect of the present invention includes: a plurality of antennas, each receiving a signal; A plurality of receiving modules for down-shifting the signals received by each of the plurality of antennas, respectively; A plurality of analog-to-digital converters each digitally converting the frequency downshifted signals; And a first digital beam shaping the digitally transformed signal to correspond to a first beam pattern with a side lobe suppressed, and a second digital beam shaping the digitally transformed signal to correspond to a second beam pattern generating a side lobe. Next, it characterized in that it comprises a beam shaping processor to identify the target located in the side lobe by subtracting the result of the first digital beam shaping from the result of the second digital beam shaping.
본 발명에 따르면, 빔 성형을 소프트웨어적으로 처리함에 따라 편의성을 향상시킬 수 있고, 종래의 레이더 수신기의 일부를 공유할 수 있어, 시스템 구현 및 적용이 용이할 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve convenience as the beam shaping is processed in software, and it is possible to share a part of a conventional radar receiver, thereby facilitating system implementation and application.
본 발명은 빔 패턴의 폭이 넓은 배열 안테나를 사용하지 않아도 레이더의 탐지영역을 넓힐 수 있어, 추가적인 증폭기 및 수신 채널을 사용하지 않을 수 있으며, 그에 따라 시스템 무게를 감소시킬 수 있으며, 적용 및 생산 원가를 절감할 수 있다.The present invention can increase the detection area of the radar without using an array antenna having a wide beam pattern, so that an additional amplifier and a reception channel may not be used, thereby reducing system weight, and application and production costs. Can save.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배열 레이더 수신기를 도시한 구성도.
도 2a 및 2b는 아날로그 배열 레이더 수신기를 도시한 구성도.
도 3은 파라미터와 빔 패턴의 상관관계를 도시한 도면.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 사이드 로브를 억제한 제1 빔 패턴(CASE#1)을 도시한 도면.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 의도적으로 사이드 로브를 생성한 제2 빔 패턴(CASE#2)을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 탐지 방법을 도시한 흐름도.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 탐지 방법에 따라 빔 성형된 신호를 주파수 영역에서 도시한 그래프. 1 is a block diagram showing an array radar receiver according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are diagrams showing an analog array radar receiver.
3 is a diagram showing a correlation between a parameter and a beam pattern.
4A is a view showing a first beam pattern (CASE # 1) with a side lobe suppressed according to an embodiment of the present invention.
4B is a view showing a second beam pattern (CASE # 2) intentionally generating a side lobe according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a radar detection method according to an embodiment of the present invention.
6A to 6C are graphs illustrating beam-formed signals in a frequency domain according to a radar detection method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, the terms used in the present specification are for explaining the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprises" and / or "comprising" refers to the components, steps, operations and / or elements mentioned above, the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or do not exclude additions.
본 발명은 배열 레이더에서 의도적으로 안테나의 사이드 로브를 생성시키고, 억제시켜 메인 로브와 사이드 로브 간의 모호성을 제거하여 배열 안테나 빔 패턴의 사이드 로브 내 목표물을 탐지할 수 있다. 이러한 방식으로 본 발명은 그레이팅 로브 발생으로 인해 제한되었던 배열 레이더의 FoV(Field of View) 밖의 목표물을 탐지할 수 있다.The present invention can detect the target in the side lobe of the array antenna beam pattern by intentionally generating and suppressing the side lobe of the antenna in the array radar to remove the ambiguity between the main lobe and the side lobe. In this way, the present invention can detect targets outside the field of view (FoV) of an array radar that has been restricted due to the occurrence of grating lobes.
이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Now, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배열 레이더 수신기를 도시한 구성도이고, 도 2a 및 2b는 도 1의 배열 레이더 수신기에 등가하는 아날로그 배열 레이더 수신기를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing an array radar receiver according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are diagrams showing an analog array radar receiver equivalent to the array radar receiver of FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배열 레이더 수신기(10)는 배열 안테나(Ant), 복수의 수신기(Receiver#1~#N), 복수의 아날로그 디지털 변환기(A/D) 및 빔 성형 프로세서(MCU)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
각 수신기(Receiver)는 배열 안테나(Ant)의 각 배열 요소(각 안테나)에 수신된 수신신호를 증폭하고, 기저대역으로 주파수 하향천이한다.Each receiver amplifies the received signal received by each array element (each antenna) of the array antenna Ant, and frequency shifts down to the baseband.
각 아날로그 디지털 변환기(A/D)는 아날로그 신호인 기저대역의 수신신호를 디지털 변환한다.Each analog-to-digital converter (A / D) digitally converts an analog signal, a baseband received signal.
빔 성형 프로세서(MCU)는 각 디지털 변환된 수신신호의 진폭과 위상편차를 조절하여 배열 안테나(Ant)의 빔 패턴(유효 전자기파 영역)을 조절한다.The beam shaping processor (MCU) controls the beam pattern (effective electromagnetic wave region) of the array antenna Ant by adjusting the amplitude and phase deviation of each digitally converted received signal.
도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 아날로그 배열 레이더 수신기(10)는 증폭기에 의해 각 배열 채널의 수신신호의 진폭 가중치(A1 내지 An)를 조절하고, 위상 천이기(Phase Shifter)에 의해 증폭된 수신신호의 위상편차를 보상할 수 있다. 이때, 도 2a의 위상 천이기는 도 2b의 믹서(Mix), 전압 제어 오실레이터(VCO), 주파수 생성기(Chirp Generator)에 대응되며, 증폭기는 도 2b의 HPA(High Power Amplifier)에 대응된다.2A and 2B, the analog
도 1의 디지털 배열 레이더 수신기(10)는 도 2a 및 2b의 아날로그 배열 레이더 수신기와 동일 또는 유사한 원리로 구동하지만, 하드웨어를 이용하는 아날로그 배열 레이더 수신기에 비해 빔 성형(Beamforming)의 자유도가 높다. 따라서, 본 발명의 배열 레이더 수신기는 종래의 아날로그 배열 레이더 수신기에 비해 구현이 용이하다.The digital
<< 빔 성형 파라미터 획득 방법>><< How to obtain beam forming parameters >>
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 빔 성형의 파라미터 획득 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배열 안테나 파라미터와 배열 안테나 빔 패턴의 상관관계를 도시한 도면이다.Hereinafter, a method of obtaining parameters for beam shaping according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3. 3 is a diagram illustrating a correlation between an array antenna parameter and an array antenna beam pattern according to an embodiment of the present invention.
배열 안테나의 빔 패턴은 빔 형상에 영향을 미치는 각 배열 요소간 간격(Element Spacing), 배열 요소별 전력 분배 및 빔 조향에 영향을 미치는 배열 요소별 위상편차 등의 파라미터에 의해 결정된다.The beam pattern of the array antenna is determined by parameters such as element spacing, which affects beam shape, power distribution for each array element, and phase deviation for each array element, which affects beam steering.
배열 안테나의 빔 패턴은 하기의 수학식 1에 전술한 파라미터를 대입하여 분석될 수 있다.The beam pattern of the array antenna may be analyzed by substituting the above-described parameters into
an : 빔 패턴의 형상 조절을 위한 진폭 가중치an: Amplitude weight for shape control of beam pattern
sn : 각 배열 채널에 수신된 신호sn: Signal received on each array channel
d : 배열 요소 간 간격d: spacing between array elements
θ0 : 최대 빔 방향(Beam Steering 각도)θ 0 : Maximum beam direction (Beam Steering angle)
θ : 레이더를 수신 가능한 관심영역θ: Region of interest capable of receiving radar
N : 배열 채널의 개수N: Number of array channels
도 3과 같이, 빔 패턴이 파라미터로부터 분석(Analysis)되는 것처럼, 안테나의 빔 패턴을 생성하는 파라미터는 빔 패턴을 종합(Synthesis)함에 따라 산출가능하다.As shown in FIG. 3, as the beam pattern is analyzed from the parameters, parameters for generating the beam pattern of the antenna can be calculated by synthesizing the beam pattern.
빔 조정(Steering)을 위한 빔 성형은 수학식 1과 같이 부분 고속 푸리에 변환(Spatial FFT)으로 표현될 수 있으므로, 원하는 빔 성형을 위한 파라미터는 부분 역고속 푸리에 변환을 통해 산출되거나, 유전 연산법(Genetic algorithm)과 같은 파라미터 최적화 알고리즘을 이용하여 산출가능하다.Since beam shaping for beam steering can be expressed as a partial fast Fourier transform as shown in
<<배열 안테나의 빔 패턴>><< beam pattern of array antenna >>
이하, 도 4a 및 4b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 빔 패턴에 대하여 설명한다.Hereinafter, a beam pattern according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 사이드 로브를 억제한 제1 빔 패턴(CASE#1)을 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 의도적으로 사이드 로브를 생성한 제2 빔 패턴(CASE#2)을 도시한 도면이다. 여기서, 도 4a 및 4b는 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 파형을 사용하는 4개의 수신 배열 안테나를 갖는 디지털 빔 성형 레이더 수신기에 의해 생성된 빔 패턴이다.4A is a view showing a first beam pattern (CASE # 1) with a side lobe suppressed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a second beam intentionally generating a side lobe according to an embodiment of the present invention It is a figure showing the
제1 빔 패턴은 사각지대탐지(Blind Spot Detection) 기능을 위한 빔 패턴이며, 제1 목표물(〔1〕)은 사각지대탐지 기능의 탐지영역 내 목표물이다.The first beam pattern is a beam pattern for a blind spot detection function, and the first target ([1]) is a target in the detection area of the blind spot detection function.
제2 빔 패턴은 차선변경지원(Lane Change Asist) 기능을 위한 빔 패턴이며, 제2 목표물(〔2〕)은 차선변경지원 기능의 탐지영역 내 목표물이다.The second beam pattern is a beam pattern for the Lane Change Asist function, and the second target ([2]) is a target in the detection area of the lane change support function.
<< 본 발명의 알고리즘>><< Algorithm of the present invention >>
이하, 도 5, 도 6a 내지 6c를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 레이더 탐지 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a radar detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6A to 6C.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 탐지 방법을 도시한 흐름도이며, 도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 탐지 방법에 따라 빔 성형된 신호를 주파수 영역에서 도시한 그래프이다. 이하, 배열 요소가 4개인 경우를 예로 들어 설명한다.5 is a flowchart illustrating a radar detection method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6A to 6C are graphs showing a beam-formed signal in a frequency domain according to a radar detection method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a case where there are four array elements will be described as an example.
도 5를 참조하면, 빔 성형 프로세서(MCU)는 패턴 분석을 통해, 사이드 로브를 억제한 제1 빔 패턴(CASE#1)을 생성하기 위한 제1 파라미터 및 의도적으로 사이드 로브를 생성한 제2 빔 패턴(CASE#2)을 생성하기 위한 제2 파라미터를 산출한다(S510).Referring to FIG. 5, the beam shaping processor (MCU), through pattern analysis, has a first parameter for generating a first beam pattern (CASE # 1) that suppresses a side lobe and a second beam intentionally generating a side lobe The second parameter for generating the
여기서, 제1 파라미터는 제1 진폭 가중치 am(배열 요소가 4개인 경우 am=[am1, am2, am3, am4]), 제1 배열 요소간 간격 dm이고, 제2 파라미터는 제2 진폭 가중치 as(배열 요소가 4개인 경우 as=as1, as2, as3, as4), 제2 배열 요소간 간격 ds이다. 이때, 수신 배열 안테나를 공유하므로, ds=ndm(n은 정수)의 조건을 만족하도록 제1 및 제2 파라미터를 설정한다.Here, the first parameter is the first amplitude weight am (am = [am1, am2, am3, am4] if there are 4 array elements), the spacing dm between the first array elements, and the second parameter is the second amplitude weight as ( When there are four array elements, as = as1, as2, as3, as4), the spacing ds between the second array elements. At this time, since the receiving array antenna is shared, the first and second parameters are set to satisfy the condition of ds = ndm (n is an integer).
빔 성형 프로세서(MCU)는 각 배열 채널에 수신된 수신신호(s1, s2, s3, s4)에 제1 파라미터를 적용하여 제1 빔 패턴에 대응하도록 디지털 빔 성형된 제1 신호를 산출한다(S520). 이때, 빔 성형 프로세서(MCU)는 상기 수학식 1에 각 배열 채널에 수신된 수신신호 및 제1 파라미터를 대입하여 제1 신호를 산출할 수 있다.The beam shaping processor (MCU) applies the first parameter to the received signals s1, s2, s3, and s4 received in each array channel to calculate a first signal that is digitally beam-formed to correspond to the first beam pattern (S520) ). At this time, the beam shaping processor (MCU) may calculate the first signal by substituting the received signal and the first parameter received in each array channel into Equation (1).
빔 성형 프로세서(MCU)는 각 배열 채널에 수신된 수신신호(s1, s2, s3, s4)에 제2 파라미터를 적용하여 제2 빔 패턴에 대응하도록 디지털 빔 성형된 제2 신호를 산출한다(S530). 이때, 빔 성형 프로세서(MCU)는 상기 수학식 1에 각 배열 채널에 수신된 수신신호 및 제2 파라미터를 대입하여 제2 신호를 산출할 수 있다.The beam shaping processor (MCU) applies a second parameter to the received signals s1, s2, s3, and s4 received in each array channel to calculate a second digital beam-shaped signal to correspond to the second beam pattern (S530) ). In this case, the beam forming processor (MCU) may calculate the second signal by substituting the received signal and the second parameter received in each array channel into Equation (1).
제1 신호 및 제2 신호를 주파수 영역에서 살펴보면, 제1 신호는 도 6a와 같고, 제2 신호는 도 6b와 같다. 여기서, fb_tgt1은 제1 목표물에 의한 진동 주파수(beat frequency)이며, fb_tgt2는 제2 목표물에 의한 진동 주파수이다.Looking at the first signal and the second signal in the frequency domain, the first signal is the same as in Fig. 6A, and the second signal is the same as in Fig. 6B. Here, fb_tgt1 is a vibration frequency by the first target, and fb_tgt2 is a vibration frequency by the second target.
빔 성형 프로세서(MCU)에 의한 제1 빔 패턴 및 제2 빔 패턴의 전환이 제1 목표물 및 제2 목표물의 이동속도를 무시할 만큼 빠르게 전환될 때, 제1 빔 패턴에서 수신된 제1 신호의 fb_tgt2과 제2 빔 패턴에서 수신된 제2 신호의 fb_tgt2는 동일하다.Fb_tgt2 of the first signal received in the first beam pattern when the switching of the first beam pattern and the second beam pattern by the beam shaping processor (MCU) is rapidly changed to ignore the movement speed of the first target and the second target And fb_tgt2 of the second signal received in the second beam pattern are the same.
빔 성형 프로세서(MCU)는 제1 및 제2 신호 간의 공통 성분(즉, fb_tgt2)을 검출한다(S540).The beam shaping processor (MCU) detects a common component (ie, fb_tgt2) between the first and second signals (S540).
빔 성형 프로세서(MCU)는 제2 신호로부터 제1 및 제2 신호 간의 공통 성분을 제거한다(S550). 그러면, 결과 신호는 fb_tgt1로서, 도 6c와 같으며, 의도적으로 생성된 사이드 로브에 위치한 제1 목표물에 의한 진동 주파수이다.The beam forming processor (MCU) removes a common component between the first and second signals from the second signal (S550). Then, the result signal is fb_tgt1, as shown in FIG. 6C, and is the vibration frequency of the first target located in the side lobe intentionally generated.
빔 성형 프로세서(MCU)는 결과 신호를 이용하여 사이드 로드에 제1 목표물이 위치한 것을 확인하고, 제1 목표물과의 거리 및 속도를 산출한다(S560).The beam shaping processor (MCU) checks that the first target is located on the side rod using the result signal, and calculates the distance and speed from the first target (S560).
한편, 빔 성형 프로세서(MCU)는 (S540) 및 (S550)단계 대신에, 제1 신호로부터 제2 신호를 빼서 결과 신호를 얻을 수도 있다.On the other hand, the beam forming processor (MCU) may obtain a result signal by subtracting the second signal from the first signal instead of the steps (S540) and (S550).
이와 같이, 본 발명은 빔 성형을 소프트웨어적으로 처리함에 따라 편의성을 향상시킬 수 있고, 종래의 레이더 수신기의 일부를 공유할 수 있어, 시스템 구현 및 적용이 용이할 수 있다.As described above, the present invention can improve convenience as the beam shaping is processed in software, and can share a part of a conventional radar receiver, thereby facilitating system implementation and application.
본 발명은 빔 패턴의 폭이 넓은 배열 안테나를 사용하지 않아도 레이더의 탐지영역을 넓힐 수 있어, 추가적인 증폭기 및 수신 채널을 사용하지 않을 수 있으며, 그에 따라 시스템 무게를 감소시킬 수 있으며, 적용 및 생산 원가를 절감할 수 있다.The present invention can increase the detection area of the radar without using an array antenna having a wide beam pattern, so that an additional amplifier and a reception channel may not be used, thereby reducing system weight, and application and production costs. Can save.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.The configuration of the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings, but this is only an example, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various modifications and changes within the scope of the technical spirit of the present invention. Of course this is possible. Therefore, the protection scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should be defined by the following claims.
Claims (8)
사이드 로브를 억제한 제1 빔 패턴을 생성하기 위한 제1 파라미터 및 의도적으로 상기 사이드 로브를 생성한 제2 빔 패턴을 생성하기 위한 제2 파라미터를 산출하는 단계;
각 배열 채널에 수신된 수신신호에 상기 제1 파라미터를 적용하여 상기 제1 빔 패턴에 대응하도록 빔 성형된 제1 신호를 산출하는 단계;
상기 각 배열 채널에 수신된 수신신호에 상기 제2 파라미터를 적용하여 상기 제2 빔 패턴에 대응하도록 빔 성형된 제2 신호를 산출하는 단계; 및
상기 제2 신호로부터 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 공통 성분을 제거하는 단계
를 포함하는 레이더 탐지 방법.A radar detection method of a radar receiver including a plurality of array channels,
Calculating a first parameter for generating a first beam pattern in which side lobes are suppressed and a second parameter for intentionally generating a second beam pattern in which the side lobes are generated;
Calculating a beam-formed first signal to correspond to the first beam pattern by applying the first parameter to a received signal received in each array channel;
Calculating a beam-formed second signal to correspond to the second beam pattern by applying the second parameter to the received signal received on each array channel; And
Removing a common component of the first signal and the second signal from the second signal
Radar detection method comprising a.
상기 제2 신호로부터 상기 공통 성분을 제거한 결과 신호로부터 상기 사이드 로브에 위치한 목표물을 확인하는 단계; 및
상기 목표물과의 거리 및 속도를 산출하는 단계
를 포함하는 레이더 탐지 방법.According to claim 1,
Identifying a target located in the side lobe from the signal resulting from removing the common component from the second signal; And
Calculating a distance and speed with the target
Radar detection method comprising a.
상기 제2 신호에서 상기 제1 신호를 빼는 것인 레이더 탐지 방법.The method of claim 1, wherein the removing step,
The radar detection method of subtracting the first signal from the second signal.
정수 배의 관계인 것인 레이더 탐지 방법.The method of claim 1, wherein the first parameter and the second parameter,
A radar detection method that is an integer multiple.
상기 복수의 안테나 각각에 수신된 신호를 각기 주파수 하향 천이하는 복수의 수신 모듈;
각기 상기 주파수 하향 천이된 상기 신호를 각기 디지털 변환하는 복수의 아날로그 디지털 변환기; 및
디지털 변환된 상기 신호를 사이드 로브를 억제한 제1 빔 패턴에 대응하도록 제1 디지털 빔 성형하고, 상기 디지털 변환된 신호를 사이드 로브를 생성한 제2 빔 패턴에 대응하도록 제2 디지털 빔 성형한 다음, 상기 제2 디지털 빔 성형한 결과로부터 상기 제1 디지털 빔 성형한 결과를 빼서 상기 사이드 로브에 위치한 목표물을 파악하는 빔 성형 프로세서
를 포함하는 레이더 수신기.A plurality of antennas each receiving a signal;
A plurality of receiving modules for down-shifting the signals received by each of the plurality of antennas, respectively;
A plurality of analog-to-digital converters each digitally converting the frequency downshifted signals; And
First digital beam shaping the digitally transformed signal to correspond to the first beam pattern with the side lobe suppressed, second digital beam shaping the digitally transformed signal to the second beam pattern to generate the side lobe, , A beam shaping processor that subtracts the result of the first digital beam shaping from the result of the second digital beam shaping to identify a target located in the side lobe
Radar receiver comprising a.
상기 제2 디지털 빔 성형한 결과로부터 상기 제1 디지털 빔 성형한 결과와 상기 제2 디지털 빔 성형한 결과의 공통 성분을 제거하고, 상기 공통 성분을 제거한 결과로부터 상기 사이드 로브에 위치한 목표물을 파악하는 것인 레이더 수신기.The method of claim 5, wherein the beam forming processor,
Removing a common component of the result of the first digital beam shaping and the result of the second digital beam shaping from the result of the second digital beam shaping, and grasping the target located in the side lobe from the result of removing the common component In radar receiver.
상기 제1 빔 패턴을 생성하기 위한 제1 파라미터 및 상기 제2 빔 패턴을 생성하기 위한 제2 파라미터를 산출하고, 상기 각 안테나, 상기 각 수신 모듈 및 상기 각 아날로그 디지털 변환기로 형성되는 각 배열 채널을 통해 전달받은 상기 디지털 변환된 신호에 상기 제1 파라미터를 적용하여 상기 제1 빔 패턴에 대응하도록 상기 제1 디지털 빔 성형된 신호를 산출하고, 상기 각 배열 채널을 통해 전달받은 상기 디지털 변환된 신호에 상기 제2 파라미터를 적용하여 상기 제2 빔 패턴에 대응하도록 상기 제2 디지털 빔 성형된 신호를 산출하는 것인 레이더 수신기.The method of claim 5, wherein the beam forming processor,
The first parameter for generating the first beam pattern and the second parameter for generating the second beam pattern are calculated, and each array channel formed by each antenna, each receiving module, and each analog-to-digital converter is calculated. The first digital beam-formed signal is calculated to correspond to the first beam pattern by applying the first parameter to the digital-converted signal received through, and to the digital-converted signal received through each array channel. Radar receiver to calculate the second digital beam-formed signal to correspond to the second beam pattern by applying the second parameter.
상기 빔 성형 프로세서는, 하기의 수학식
an : 상기 제1 및 제2 빔 패턴의 형상 조절을 위한 진폭 가중치
sn : 상기 디지털 변환된 신호
d : 상기 각 안테나 간 간격
θ0 : 상기 각 안테나의 방사 각도
θ : 상기 각 안테나의 관심영역
N : 상기 각 배열 채널의 총 개수
에 상기 제1 및 제2 파라미터를 대입하여 각기 상기 제1 및 제2 디지털 빔 성형된 신호를 산출하는 것인 레이더 수신기.The method of claim 7, wherein the first and second parameters are the spacing of each antenna and each amplitude weight,
The beam forming processor, the following equation
an: Amplitude weight for shape adjustment of the first and second beam patterns
sn: The digitally converted signal
d: spacing between each antenna
θ 0 : Radiation angle of each antenna
θ: the region of interest of each antenna
N: the total number of each of the array channels
Radar receiver to calculate the first and second digital beam-formed signals, respectively, by substituting the first and second parameters in.
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