KR20150113691A - Apparatus for Vehicle Classification Radar - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차종구별용 레이더 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근거리 고 정밀 거리 해상도 성능을 갖는 레이더를 이용하여 이동차량에 대한 차종을 구별할 수 있는 차종구별용 레이더 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a radar apparatus for distinguishing a vehicle type, and more particularly, to a radar apparatus for distinguishing a vehicle from a moving vehicle by using a radar having a high accuracy in close range resolution.
레이더 센서는 Microwave 전파를 이용하여 표적의 거리, 속도, 방향 정보를 측정하는 시스템이다. 도로에서 운용되는 차종 구별 정보는 도로의 통행료 징수를 위한 기준을 제공하기 때문에 통행료 산정과 부과에 중요한 지표를 제공한다.A radar sensor is a system that measures distance, velocity, and direction information of a target using microwave radio waves. Since the distinction information of the vehicles operated on the road provides the criteria for collecting tolls on the road, it provides an important indicator for estimating and imposing tolls.
기존 차종구별 센서는 매설식 Loop Coil 센서와 압력센서 정보들을 종합하여 구별한다. 그러나 이와 같은 매설식 센서는 과적차량 등에 의해 고장이 자주 발생하고 도로 포장 공사 등의 운용유지 비용이 많이 발생하는 문제점이 있다.The conventional vehicle type sensor collects and distinguishes the information of the buried loop coil sensor and the pressure sensor. However, such a buried sensor is often broken due to an overloading vehicle, and there is a problem that a maintenance cost such as road pavement construction is increased.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 비 매설식 센서의 필요성이 크게 증가하고 있으며 영상센서, 레이저 센서, 레이더 센서가 주로 활용된다. 기존 영상센서의 경우, 악천후(안개), 황사, 야간에 차량의 전조등 반사 로 차종 구별 오차가 커지는 문제점이 있다.
In order to solve such a problem, the need for a non-embedded sensor is greatly increased, and an image sensor, a laser sensor, and a radar sensor are mainly utilized. In the case of the conventional image sensor, there is a problem that the difference in vehicle type becomes large due to reflection of the headlight of the vehicle in bad weather (haze), yellow dust, and nighttime.
레이저 센서는 차량의 종/횡축을 레이저로 스캔하여 차종을 구별하며 빛의 밝기에 민감하고 센서의 가격이 매우 고가이다. 기존 레이더 센서는 Dual Beam 형태로 2개의 안테나 빔을 사용한다. 이와 같은 레이더 센서가 설치된 지역에 차량이 지나갈 때, 2개의 안테나 빔 영역에 차량이 존재하는 시간을 검출하여 차종을 구별하지만 차량 속도에 따라 검출시간이 달라져서 오차가 커지는 문제점이 있다.
The laser sensor scans the longitudinal / transverse axis of the vehicle with a laser to distinguish the type of vehicle, is sensitive to the brightness of the light, and the price of the sensor is very expensive. Conventional radar sensors use two antenna beams in the form of a dual beam. When the vehicle passes through the area where the radar sensor is installed, the time when the vehicle exists in the two antenna beam areas is discriminated to discriminate the vehicle type. However, the detection time varies depending on the vehicle speed.
따라서, 본 발명의 목적은 차량의 포락선 검출방법과 차량 속도 검출 및 보상 방법을 적용하여 기존 비 매설식 차종구별용 센서의 문제점들을 해결할 수 있는 차종구별용 레이더 장치를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a radar apparatus for distinguishing a vehicle, which can solve the problems of a conventional non-buried vehicle discrimination sensor by applying a vehicle envelope detection method and a vehicle speed detection and compensation method.
또한, 본 발명의 목적은 차종 구별의 신뢰도를 높이고 저가의 센서를 활용하므로 장비의 운용유지 비용을 절감 할 수 있는 차종구별용 레이더 장치를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a radar apparatus for distinguishing a vehicle that can reduce the maintenance cost of equipment by increasing the reliability of vehicle type distinction and utilizing low cost sensors.
그리고, 본 발명의 목적은 차량 속도를 사전에 탐지하여 포락선 검토용 레이더의 운용여부를 결정할 수 있기 때문에 소비전력을 줄여서 장치의 운용효율성을 높일 수 있는 차종구별용 레이더 장치를 제공함에 있다.
It is another object of the present invention to provide a radar apparatus for distinguishing a vehicle which can increase the operating efficiency of the apparatus by reducing the power consumption because the radar for reviewing the envelope can be determined by detecting the vehicle speed in advance.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 차종 구별용 레이더 장치는, 차종 구별용 레이더 장치에 있어서, RF 송신부, 송수신 안테나부, RF 수신부, I/Q신호 변환부로 구성된 상기 차량 포락선을 검출하는 RF Transceiver와, RF Doppler 송신부, Doppler 송수신 안테나부, RF Doppler 수신부, I/Q 신호 변환부로 구성된 상기 차량의 속도를 측정하는 RF Transceiver를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a radar device for distinguishing a type of vehicle, comprising: an RF Transceiver for detecting the vehicle envelope composed of an RF transmitter, a transceiver antenna, an RF receiver, and an I / And an RF transceiver for measuring the speed of the vehicle, which is composed of an RF Doppler transmitter, a Doppler transmitter / receiver antenna, an RF Doppler receiver, and an I / Q signal converter.
본 발명의 차종구별용 레이더 장치는 차량의 포락선 검출방법과 차량 속도 검출 및 보상 방법을 적용하면 기존 비 매설식 차종구별용 센서의 문제점들을 해결할 수 있으며 차종 구별의 신뢰도를 높이고 저가의 센서를 활용하므로 장비의 운용유지 비용을 절감 할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY By applying the envelope detection method and the vehicle speed detection and compensation method of the present invention, it is possible to solve the problems of the existing non-buried vehicle discrimination sensor, improve the reliability of the vehicle type discrimination, utilize the low cost sensor It is possible to reduce the maintenance cost of the equipment.
또한 차량 속도를 사전에 탐지하여 포락선 검토용 레이더의 운용여부를 결정할 수 있기 때문에 소비전력을 줄여서 장치의 운용효율성을 높일 수 있다.
In addition, since it is possible to detect the speed of the vehicle in advance and decide whether to operate the radar for the envelope review, it is possible to reduce the power consumption and improve the operation efficiency of the device.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차종 구별용 레이더 장치의 구성도,
도 2는 포락선 및 속도 검출 레이더를 이용한 차종 구별 개념도,
도 3은 속도에 따른 차량 포락선 검출 신호 보상방법의 개념도,
도 4a 및 도 4b는 차종 구별용 레이더 장치의 저전력 운용방법의 개념도,
도 5는 차종 구별용 레이더 신호처리 절차 및 통제센터 연동 순서도.1 is a configuration diagram of a radar apparatus for classifying a vehicle according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a conceptual diagram of a vehicle type discrimination using envelope and velocity detection radar,
3 is a conceptual diagram of a vehicle envelope detection signal compensation method according to speed,
4A and 4B are conceptual diagrams of a low-power operation method of a radar apparatus for distinguishing a vehicle type,
FIG. 5 is a flow chart of a radar signal processing procedure and a control center interlocking method for distinguishing a vehicle type.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.
본 발명에서는 기존 비 매설식 차종구별용 센서들의 문제점을 극복하기 위해 근거리 고 정밀 거리해상도를 갖는 레이더를 이용하여 차량의 포락선을 검지한다. 또한 차량속도를 검출하여 검출된 포락선 정보를 보정해서 차종분류 정확도를 높이고 저 전력으로 센서를 운용할 수 있는 방법을 제공한다. In the present invention, in order to overcome the problems of existing non-buried vehicle discrimination sensors, the envelope of the vehicle is detected by using a radar having a near high precision distance resolution. Also, a vehicle speed is detected and the detected envelope information is corrected to improve the classification accuracy of the vehicle type and provide a method of operating the sensor with low power.
본 발명의 아날로그 장치의 구성은 FSK(Frequency Shift Keying) 파형(Waveform)을 발생 시키는 신호 발생 부, 전송 주파수 대역으로 변조하기 위한 RF 송신부, Wicrowave 전파를 방사하기 위한 안테나부, 표적에 반사된 신호를 수신하는 RF 수신부, 수신신호를 기저대역 I/Q 신호로 만들어주는 신호변환부로 구성된다.The analog device of the present invention includes a signal generating unit for generating a frequency shift keying (FSK) waveform, an RF transmitting unit for modulating into a transmission frequency band, an antenna unit for radiating a Wicrowave radio wave, A receiving RF receiving unit, and a signal converting unit for converting the received signal into a baseband I / Q signal.
본 발명의 디지털 장치의 구성은 아날로그 디지털 변환 부, 디지털 데이터를 저장할 수 있는 메모리 부, 디지털 신호처리를 위한 신호처리부, 검출된 정보를 외부에 전송하기 위한 데이터 전송부로 구성된다.The configuration of the digital device of the present invention comprises an analog-to-digital conversion unit, a memory unit capable of storing digital data, a signal processing unit for digital signal processing, and a data transmission unit for transmitting the detected information to the outside.
FSK 방식의 레이더 파형을 사용하면 레이더 신호 대역폭에 영향을 받지 않고 mm 단위의 고 정밀 거리해상도를 얻을 수 있는 특징이 있다. 이와 같은 특징을 활용하여 차량의 포락선(Envelopment)을 측정하여 차종을 구별한다.FSK-type radar waveforms are used to obtain high-precision distance resolution in mm without being influenced by the radar signal bandwidth. Using these characteristics, the envelope of the vehicle is measured to distinguish the vehicle type.
이와 같이 레이더로 차량의 포락선 측정하는 경우, 차량의 속도에 따라 포락선의 길이(차량 길이)가 달라진다. 저속으로 운행하는 경우는 포락선 길이가 실체 차량 길이보다 길어지고 고속으로 운행하는 경우는 상대적으로 짧아지는 특징이 발생하므로 차량 속도정보로 이를 보정한다.In this way, when the envelope of a vehicle is measured with a radar, the length of the envelope (vehicle length) varies depending on the speed of the vehicle. In the case of low speed operation, the envelope length is longer than the actual vehicle length, and when the vehicle travels at a high speed, the characteristic becomes shorter, so it is corrected by the vehicle speed information.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차종 구별용 레이더 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a radar apparatus for distinguishing a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1에서의 아날로그 장치는 크게 2 부분으로 나뉜다. 첫째, 차량 포락선을 검출하는 RF Transceiver, 둘째, 차량의 속도를 측정하는 RF Transceiver로 구분된다. 차량 포락선 검출은 위한 아날로그 장치는 RF 송신부, 송수신 안테나부, RF 수신부, I/Q신호 변환부로 구성된 것이 특징이다.The analog device in FIG. 1 is divided into two parts. First, RF transceiver detects vehicle envelope and second, RF transceiver measures vehicle speed. An analog device for vehicle envelope detection is composed of an RF transmitter, a transmitting and receiving antenna, an RF receiver, and an I / Q signal converter.
차량 속도 검출을 위한 아날로그 장치는 RF Doppler 송신부, Doppler 송수신 안테나부, RF Doppler 수신부, I/Q 신호 변환부로 구성된 것이 특징이다. 신호처리 장치는 포락선 검출용 레이더 파형 발생을 위한 FSK 신호발생부, 속도 검출을 위한 CW 신호발생부, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해 주는 ADC 변환부, 차량의 포락선 검출과 속도 검출, 속도 보상을 수행하는 레이더 신호처리부, 레이더 파형을 조절하는 레이더 파형 발생 제어부, 전체 시스템 컨트롤 및 외부 통신 인터페이스 연동을 위한 레이더 제어부로 구성된 것이 특징이다.An analog device for vehicle speed detection is composed of an RF Doppler transmitter, a Doppler transmitter / receiver antenna, an RF Doppler receiver, and an I / Q signal converter. The signal processing apparatus includes an FSK signal generating unit for generating a radar waveform for envelope detection, a CW signal generating unit for detecting speed, an ADC converting unit for converting an analog signal into a digital signal, an envelope detection and speed detecting unit, A radar signal processing unit for controlling the radar waveform, a radar control unit for the overall system control and the external communication interface interlocking.
FSK 파형을 적용한 레이더 장치는 최소 2개의 연속적인 CW 주파수 신호를 송신, 표적에 반사되어 수신되는 신호의 위상 정보를 측정, 송수신 간의 위상차를 비교하여 표적의 거리를 측정한다. 송수신 신호의 위상차를 이용하기 때문에 거리 해상도의 성능이 대역폭과 무관한 것이 특징이다. 따라서 제한된 대역폭을 가지고 mm 단위의 고 성능의 거리 해상도를 얻을 수 있어 주파수 효율성이 매우 뛰어나다.A radar device using FSK waveform transmits at least two consecutive CW frequency signals, measures the phase information of the received signal reflected from the target, and measures the distance of the target by comparing the phase difference between transmission and reception. Since the phase difference of the transmission and reception signals is used, the performance of the distance resolution is independent of the bandwidth. Therefore, it is possible to obtain a high-resolution distance resolution of a unit of mm with a limited bandwidth, which is very excellent in frequency efficiency.
송수신 구조가 간단해져 저가 구현이 가능하고 근거리 고해상도의 성능이 필요한 곳에 적합하다. (예 : 정밀 변위 측정, 레이더 고도계 등)It is suitable for a place where the transmission / reception structure is simple, low-cost implementation is possible, and the performance of near high resolution is required. (Eg precision displacement measurement, radar altimeter, etc.)
도 2는 포락선 및 속도 검출 레이더를 이용한 차종 구별 개념도이다.Fig. 2 is a conceptual diagram for distinguishing a vehicle using an envelope and a velocity detection radar.
차량의 포락선 검출을 위해 Spot 영역을 탐지할 수 있는 안테나를 적용하고 차량 속도 보정을 위해 CW 레이더 센서를 융합하여 활용한다. 포락선 검출용 레이더는 차량 진행방향에 대해 직각으로 설치해서 레이더 밑으로 지나가는 차량과의 거리를 측정한다. 차량 속도 검출용 레이더는 45도 정도 비스듬히 설치하고 센서가 설치된 지역으로 진입하는 이동차량의 속도를 검출한다.An antenna that can detect the spot region is applied to detect the envelope of the vehicle, and a CW radar sensor is fused to compensate the vehicle speed. The envelope detection radar is installed at right angles to the direction of vehicle travel and measures the distance from the vehicle passing under the radar. The radar for vehicle speed detection is mounted at an angle of 45 degrees and detects the speed of the moving vehicle entering the area where the sensor is installed.
차종 구별을 위해서 첫째 차량의 포락선 특성, 둘째 차량의 전장 길이, 셋째 차량의 전고 길이, 넷째 차량의 속도, 이와 같이 4가지 정보를 활용하여 차종을 구별한다.In order to distinguish the vehicle type, the vehicle type is distinguished by using the information of the envelope of the first vehicle, the total length of the second vehicle, the height of the third vehicle, and the speed of the fourth vehicle.
도 3은 속도에 따른 차량 포락선 검출 신호 보상방법의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a vehicle envelope detection signal compensation method according to a speed.
도 3과 같이 차량의 속도에 따라 레이더로 검출된 거리정보가 달라진다. 차량의 속도가 빠른 경우, 실제 차량 길이 보다 짧게 측정이 되고 차량의 속도가 느린 경우, 실체 차량 길이 보다 길게 측정된다.As shown in FIG. 3, the distance information detected by the radar varies depending on the speed of the vehicle. If the speed of the vehicle is fast, it is measured shorter than the actual length of the vehicle. If the speed of the vehicle is slow, it is measured longer than the length of the actual vehicle.
고속 주행 차량에 대한 포락선 보상은 차량의 속도(Doppler 주파수) 측정 정보를 기반으로 동일 거리 데이터를 삽입(보간)하고 저역통과필터(Low Pass Filter)를 적용하여 보상한다. The envelope compensation for the high-speed driving vehicle is based on the speed (Doppler frequency) measurement information of the vehicle and interpolates the same distance data (interpolation) and compensates by applying a low pass filter.
저속 주행 차량에 대한 포락선 보상은 차량의 속도(Doppler 주파수) 측정 정보를 기반으로 데이터를 제거(Decimation)하고 Decimation 필터를 적용하여 보상한다. Interpolation 과 Decimation 기법을 적용할 때 삽입 또는 제거되는 데이터의 개수는 차량 속도에 따라 다르게 적용하여 보상 오차를 최소화 한다. The envelope compensation for the low-speed driving vehicle is based on the speed (Doppler frequency) measurement information of the vehicle and is decimated by applying decimation filter. When interpolation and decimation are applied, the number of data inserted or removed is different according to the vehicle speed, minimizing the compensation error.
도 4a 및 도 4b는 차종 구별용 레이더 장치의 저전력 운용방법의 개념도이다.4A and 4B are conceptual diagrams of a low power operation method of a radar apparatus for distinguishing a vehicle type.
도 4a는 이동 차량이 존재하지 않는 경우, 포락선 검출용 레이더 OFF인 상태이고, 도 4b는 이동 차량이 존재하는 경우, 포락선 검출용 레이더 ON인 상태이다.Fig. 4A shows a state in which the radar for detecting an envelope is OFF, and Fig. 4B shows a state in which a radar for detecting an envelope is ON when a moving vehicle is present.
CW 레이더를 이용하여 특정 속도 이하로 검출 되면 이동차량이 없다고 판단하여 포락선 검출용 레이더를 OFF 시킨다. CW 레이더를 이용하여 특정 속도 이상으로 검출 되면 이동차량이 존재한다고 판단하고 포락선 검출용 레이더를 ON 시켜서 정보를 수집한다.If the CW radar is detected to be below a specific speed, it is determined that there is no moving vehicle and the radar for detecting the envelope is turned off. When the CW radar is used to detect a speed higher than a certain speed, it is determined that a moving vehicle exists, and the envelope detection radar is turned on to collect information.
이와 같이 차종구분용 레이더 센서를 운용하는 경우, 특히 새벽 등 이동차량의 통행량이 적을 때 전력소모를 크게 줄일 수 있어 레이더 센서의 운용효율성을 높일 수 있다.When the radar sensor for vehicle classification is operated as described above, power consumption can be greatly reduced especially when the traffic volume of the moving vehicle such as dawn is small, and the operation efficiency of the radar sensor can be enhanced.
도 5는 차종 구별용 레이더 신호처리 절차 및 통제센터 연동 순서도이다.5 is a flow chart of a radar signal processing procedure for identifying a vehicle type and a control center linked to a control center.
도 5와 같이 이동차량의 속도정보 검출을 통해 차량의 존재유무를 판단하고 포락선 검출용 레이더의 운용 여부를 결정한다. 저 전력 운용방법을 적용할 때, 포락선 검출용 레이더의 ON/OFF가 자주 반복되는 것을 방지하기 위해 특정시간 동안 속도검출 정보를 분석한다. As shown in FIG. 5, the presence or absence of the vehicle is determined through the speed information detection of the moving vehicle, and the operation of the radar for detecting the envelope is determined. When applying the low power operation method, the speed detection information is analyzed for a specific time to prevent frequent repetition of ON / OFF of the envelope detection radar.
속도 정보가 검출된 경우, 포락선 검출 레이더를 활성화 시켜 이동차량의 포락선을 검출하고 검출된 데이터를 속도정보를 기반으로 보정한다.When speed information is detected, the envelope detection radar is activated to detect the envelope of the moving vehicle, and the detected data is corrected based on the speed information.
보정된 포락선 정보를 차종 데이터베이스에 전달하여 차량의 포락선 특성, 차량의 전장 길이, 차량의 전고 길이를 비교분석하여 차종을 구별하고 통행료를 부과한다.The corrected envelope information is transmitted to the vehicle database to discriminate the vehicle types and charge the tolls by comparing and analyzing the envelope characteristics of the vehicle, the total length of the vehicle, and the overall height of the vehicle.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.
Claims (1)
RF 송신부, 송수신 안테나부, RF 수신부, I/Q신호 변환부로 구성된 상기 차량 포락선을 검출하는 RF Transceiver와,
RF Doppler 송신부, Doppler 송수신 안테나부, RF Doppler 수신부, I/Q 신호 변환부로 구성된 상기 차량의 속도를 측정하는 RF Transceiver를 포함하는 차종 구별용 레이더 장치.In a radar apparatus for distinguishing a vehicle type,
An RF transceiver for detecting the vehicle envelope composed of an RF transmitter, a transceiver antenna, an RF receiver, and an I / Q signal converter;
And an RF transceiver for measuring the speed of the vehicle, the RF transceiver including an RF Doppler transmitting unit, a Doppler transmitting / receiving antenna unit, an RF Doppler receiving unit, and an I / Q signal converting unit.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106710217A (en) * | 2017-03-01 | 2017-05-24 | 青岛海澄知识产权事务有限公司 | Traffic jam warning method |
| CN106846865A (en) * | 2017-03-01 | 2017-06-13 | 青岛海澄知识产权事务有限公司 | A kind of congestion in road alarming device |
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2014
- 2014-03-31 KR KR1020140038048A patent/KR20150113691A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |