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KR20140083382A - Radar System and Method for Radar Detection - Google Patents

Radar System and Method for Radar Detection Download PDF

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KR20140083382A
KR20140083382A KR1020120153070A KR20120153070A KR20140083382A KR 20140083382 A KR20140083382 A KR 20140083382A KR 1020120153070 A KR1020120153070 A KR 1020120153070A KR 20120153070 A KR20120153070 A KR 20120153070A KR 20140083382 A KR20140083382 A KR 20140083382A
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조지혁
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Abstract

The present invention relates to a radar receiver and a radar detection method thereof. A radar detection method of a radar receiver including a plurality of arrangement channels according to an aspect of the present invention includes the steps of: generating a first parameter for generating a first beam pattern that suppresses a side lobe and a second parameter for generating a second beam pattern that generates the side lobe; calculating a first signal formed by a beam to correspond to the first beam pattern by applying the first parameter to a reception signal transmitted to each arrangement channel; calculating a second signal formed by a beam to correspond to the second beam pattern by applying the second parameter to the reception signal transmitted to the each arrangement channel; and removing a common component of the first signal and the second signal from the second signal.

Description

레이더 수신기 및 그 레이더 탐지 방법{Radar System and Method for Radar Detection}{Radar System and Method for Radar Detection}

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 eliminating ambiguity between a sidelobe 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.Generally, an array radar has ambiguity between the signal coming from the side lobe of the radiation pattern and the signal coming from the main lobe. Such ambiguity between radar received signals causes performance degradation of radar detection.

따라서, 메인 로브(Main lobe)에서 도달하는 신호를 얻기 위해 사이드 로브 제거(reduction, suppression)가 필요하다.Therefore, sidelobe reduction is required to obtain the signal arriving at 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 lobes of the antenna, thereby eliminating the ambiguity between the signal received at the main lobe and the signal received at the side lobe.

근래, 탐지각도 측면에서 차량용 레이더에 적용되는 기술은 기계적인 스캐닝 방식이 아닌 전기적 스캐닝 방식이 사용되고 있다.In recent years, an electric scanning method is used instead of a mechanical scanning method in terms of detection angle.

전기적 스캐닝 방식은 액추에이터에 의해 안테나 위치를 변화시켜 스캐닝하는 기계식 스캐닝과 달리, 배열 안테나에서 합성된 빔을 통해 여러 방향을 스캐닝한다.Unlike mechanical scanning where the antenna position is changed by the actuator, the electric scanning method scans various directions through the beam synthesized by the array antenna.

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 the side lobes (grating lobes) as much as possible when synthesizing the beams of the array antennas, like the conventional radar receivers. At this time, the main lobe may be changed to the side lobe according to the size of the grating lobe. 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 for suppressing side lobes in the beam synthesis of the array antenna, there are a method of windowing by changing the power distribution profile and a method of changing the elementary antenna interval (spatial sampling interval) of the array antenna And a method of preventing partial noise (spatial 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.Further, if the grating lobe is not suppressed by the two methods described above, the entire beam steering angle can be limited to the area where the crating lobe does not occur, and can be used as a detection area of the radar. That is, the conventional array radar has limited the detection area according to the beam-producible area in which the side lobe 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.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a radar receiver and a radar detection method capable of broadening a radar detection region by intentionally using a beam pattern generated and suppressed by 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.A radar detection method of a radar receiver including a plurality of array channels according to an aspect of the present invention includes a first parameter for generating a first beam pattern suppressing side lobes, and a second parameter for intentionally generating the side lobes, Calculating a second parameter for generating the second parameter; Applying the first parameter to a received signal received in each of the array channels to produce a first beamformed signal corresponding to the first beam pattern; Applying the second parameter to a received signal received in each of the array channels to calculate a second signal beamformed to correspond to the second beam pattern; 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 제 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 for receiving signals; A plurality of reception modules each of which down-transitions signals received by the plurality of antennas; A plurality of analog-to-digital converters for digitally converting the frequency-shifted signals, respectively; And digitally converting the digital signal into a first digital beam so as to correspond to a first beam pattern in which the side lobe is suppressed, and the digital converted signal is subjected to a second digital beamforming so as to correspond to the second beam pattern in which the side lobe is generated And a beam shaping processor for subtracting the result of the first digital beamforming from the result of the second digital beamforming to grasp a target located in the side lobe.

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 the convenience by processing the beam forming by software, share a part of a conventional radar receiver, and facilitate 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 broaden the detection area of a radar without using a wide array antenna with a wide beam pattern, can avoid using additional amplifiers and receiving channels, thereby reducing the weight of the system, Can be saved.

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. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing an array radar receiver according to an embodiment of the present invention; FIG.
Figures 2a and 2b are block diagrams illustrating an analog array radar receiver.
3 is a diagram showing a correlation between a parameter and a beam pattern;
4A is a diagram illustrating a first beam pattern (CASE # 1) suppressing side lobes according to an embodiment of the present invention.
Figure 4B illustrates a second beam pattern (CASE # 2) intentionally creating a side lobe according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart illustrating a radar detection method according to an embodiment of the present invention.
6A to 6C are graphs showing a beamformed signal 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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms " comprises, " and / or "comprising" refer to the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Or 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 intentionally create and suppress side lobes of an antenna in an array radar to eliminate ambiguity between the main lobe and the side lobes to detect targets in the side lobes of the array antenna beam pattern. In this way, the present invention is able to detect targets outside the FoV (Field of View) of the array radar that were limited due to the grating lobe occurrence.

이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Embodiments of the present invention will now 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.FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an array radar receiver according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are block diagrams showing an analog array radar receiver equivalent to the array radar receiver of FIG.

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.1, an array radar receiver 10 according to an embodiment of the present invention includes an array antenna Ant, a plurality of receivers (Receivers # 1 to #N), a plurality of analog-to-digital converters (A / D) And a beamforming processor (MCU).

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 the signal down to the base band.

각 아날로그 디지털 변환기(A/D)는 아날로그 신호인 기저대역의 수신신호를 디지털 변환한다.Each analog-to-digital converter (A / D) digitally converts the baseband received signal, which is an analog 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 beamforming processor (MCU) adjusts the beam pattern (effective electromagnetic wave field) 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.As shown in FIGS. 2A and 2B, the analog array radar receiver 10 adjusts the amplitude weights A1 to An of the reception signals of the respective array channels by an amplifier, The phase deviation of the received signal can be compensated. In this case, the phase shifter of FIG. 2A corresponds to the mixer, the voltage control oscillator (VCO), and the frequency generator of FIG. 2B, and the amplifier corresponds to the HPA (High Power Amplifier) of FIG. 2B.

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 array radar receiver 10 of Fig. 1 operates on the same or similar principle as the analog array radar receivers of Figs. 2a and 2b, but has a higher degree of beamforming freedom than an analog array radar receiver using hardware. Therefore, the array radar receiver of the present invention is easier to implement than the conventional analog array radar receiver.

<< 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 of beam forming according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 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 the parameters such as the element spacing between the array elements affecting the beam shape, the power distribution by the array elements, and the phase deviation by the array elements affecting the beam steering.

배열 안테나의 빔 패턴은 하기의 수학식 1에 전술한 파라미터를 대입하여 분석될 수 있다.The beam pattern of the array antenna can be analyzed by substituting the above-described parameters into Equation (1) below.

Figure pat00001
Figure pat00001

an : 빔 패턴의 형상 조절을 위한 진폭 가중치an: amplitude weight for adjusting the shape of the beam pattern

sn : 각 배열 채널에 수신된 신호sn: Signal received on each array channel

d : 배열 요소 간 간격d: space between array elements

θ0 : 최대 빔 방향(Beam Steering 각도)θ 0 : Maximum beam direction (beam steering angle)

θ : 레이더를 수신 가능한 관심영역θ: area of interest in which the radar can be received

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, the 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 the beamforming for beam steering can be expressed by a partial fast Fourier transform (FFT) as shown in Equation (1), parameters for desired beamforming can be calculated through partial inverse fast Fourier transform, Genetic Algorithm).

<<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. FIG.

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.FIG. 4A is a view showing a first beam pattern (CASE # 1) suppressing side lobes according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a view illustrating a second beam pattern Pattern (CASE # 2). 4A and 4B are beam patterns generated by a digital beamforming radar receiver having four receive array antennas using a Frequency Modulation Continuous Wave (FMCW) waveform.

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 assist function, and the second target ([2]) is the 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. FIG.

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.FIG. 5 is a flowchart illustrating a radar detection method according to an embodiment of the present invention. FIGS. 6A to 6C are graphs showing a beamformed signal in a frequency domain according to a radar detection method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the 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).5, a beam forming processor (MCU), through pattern analysis, generates a first parameter for generating a first beam pattern CASE # 1 suppressing side lobes, and a second parameter for intentionally generating a side lobe A second parameter for generating a pattern (CASE # 2) is calculated (S510).

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] in the case of four array elements), the first array element spacing dm and the second parameter is the second amplitude weight as As = as1, as2, as3, as4), and the interval ds between the second array elements. At this time, since the reception array antenna is shared, the first and second parameters are set so as 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 forming processor (MCU) applies a first parameter to the received signals s1, s2, s3 and s4 received in the respective array channels to calculate a first digital beam-formed signal corresponding to the first beam pattern (S520 ). At this time, the beam forming processor (MCU) can calculate the first signal by substituting the received signal and the first parameter received in each array channel in 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 forming processor (MCU) applies a second parameter to the received signals s1, s2, s3 and s4 received in the respective array channels to calculate a second signal that is digital beamformed to correspond to the second beam pattern (S530 ). At this time, the beam forming processor (MCU) can calculate the second signal by substituting the received signal and the second parameter received in each array channel in 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.Referring to the first signal and the second signal in the frequency domain, the first signal is shown in FIG. 6A, and the second signal is shown in FIG. 6B. Here, fb_tgt1 is a beat 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.When the switching of the first beam pattern and the second beam pattern by the beam forming processor (MCU) is switched quickly enough to neglect the moving speeds of the first target and the second target, fb_tgt2 of the first signal received in the first beam pattern 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 beamforming processor (MCU) detects a common component (i.e., 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 beamforming processor (MCU) removes the common component between the first and second signals from the second signal (S550). Then, the resultant signal is fb_tgt1, as shown in FIG. 6C, and is the oscillation frequency by the first target located in the intentionally generated side lobe.

빔 성형 프로세서(MCU)는 결과 신호를 이용하여 사이드 로드에 제1 목표물이 위치한 것을 확인하고, 제1 목표물과의 거리 및 속도를 산출한다(S560).The beam forming processor (MCU) confirms that the first target is located on the side rod using the result signal, and calculates the distance and the speed with respect to 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.Alternatively, the beamforming processor (MCU) may obtain the resultant signal by subtracting the second signal from the first signal, instead of (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 through software processing of beam forming, share a part of a conventional radar receiver, and facilitate 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 broaden the detection area of a radar without using a wide array antenna with a wide beam pattern, can avoid using additional amplifiers and receiving channels, thereby reducing the weight of the system, Can be saved.

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.While the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the above-described embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, Of course, this is possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the description of the following claims.

Claims (8)

복수의 배열 채널을 포함하는 레이더 수신기의 레이더 탐지 방법으로서,
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 for a radar receiver including a plurality of array channels,
Calculating a first parameter for generating a first beam pattern suppressing side lobes and a second parameter for generating a second beam pattern intentionally generating the side lobes;
Applying the first parameter to a received signal received in each of the array channels to produce a first beamformed signal corresponding to the first beam pattern;
Applying the second parameter to a received signal received in each of the array channels to calculate a second signal beamformed to correspond to the second beam pattern; And
Removing a common component of the first signal and the second signal from the second signal
The radar detection method comprising: 제1항에 있어서,
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.The method according to claim 1,
Identifying a target located in the sidelobe from a signal resulting from removing the common component from the second signal; And
Calculating a distance and a speed from the target
The radar detection method comprising: 제1항에 있어서, 상기 제거하는 단계는,
상기 제2 신호에서 상기 제1 신호를 빼는 것인 레이더 탐지 방법.2. The method of claim 1,
And subtracting the first signal from the second signal. 제1항에 있어서, 상기 제1 파라미터와 상기 제2 파라미터는,
정수 배의 관계인 것인 레이더 탐지 방법.2. The method of claim 1, wherein the first parameter and the second parameter are &
A method for detecting a radar, the method comprising: 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 제 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 reception modules each of which down-transitions signals received by the plurality of antennas;
A plurality of analog-to-digital converters for digitally converting the frequency-shifted signals, respectively; And
The digital-converted signal is firstly subjected to a first digital beamforming so as to correspond to a first beam pattern in which a side lobe is suppressed, and the digital-converted signal is subjected to a second digital beamforming so as to correspond to a second beam pattern in which a side lobe is generated, A beamforming processor for subtracting the first digital beamformed result from the second digital beamformed result to grasp a target located in the side lobe,
And a radar receiver. 제5항에 있어서, 상기 빔 성형 프로세서는,
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.6. The apparatus of claim 5,
A common component of the result of the first digital beamforming and a result of the second digital beamforming are removed from the result of the second digital beamforming and a target located in the side lobe is grasped from a result of removing the common component In radar receiver. 제5항에 있어서, 상기 빔 성형 프로세서는,
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.6. The apparatus of claim 5,
A first parameter for generating the first beam pattern and a 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 The first digital beamformed signal corresponding to the first beam pattern is calculated by applying the first parameter to the digitally converted signal transmitted through the array channel, And the second parameter is applied to calculate the second digital beamformed signal to correspond to the second beam pattern. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 파라미터는, 상기 각 안테나의 간격 및 상기 각 진폭 가중치이며,
상기 빔 성형 프로세서는, 하기의 수학식
Figure pat00002

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.8. The apparatus of claim 7, wherein the first and second parameters are the spacing of the respective antennas and the respective amplitude weights,
Wherein the beamforming processor comprises:
Figure pat00002

an: an amplitude weight for adjusting the shape of the first and second beam patterns
sn: The digitally converted signal
d: spacing between the antennas
&amp;thetas; 0 : the radiation angle of each antenna
[theta]: the area of interest of each antenna
N: total number of the array channels
Wherein the first and second digital beamformed signals are calculated by substituting the first and second parameters into the first and second digital beamformed signals.
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