KR20230081591A - Method and apparatus for processing radar signal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이더 신호 처리 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주파수 성분의 위상을 순차적으로 조정하여 송신한 신호들의 반사 신호들을 수신하여 표적에 대한 정보를 획득할 수 있도록 하는 레이더 신호 처리 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a radar signal processing technology, and more particularly, to a radar signal processing technology capable of obtaining information on a target by receiving reflected signals of signals transmitted by sequentially adjusting the phase of frequency components. .
레이더 신호 처리 장치는 송신 안테나를 통하여 레이더 신호를 방사한 후에 수신 안테나를 통하여 해당 영역 내의 물체에 의해 반사되는 신호를 수신하여 표적과의 거리, 표적의 이동 속도 등과 같은 표적의 정보를 획득하는 장치일 수 있다. 이러한 레이더 신호 처리 장치는 표적의 거리 정보, 속도 정보를 획득하기 위해 펄스 방식의 레이더, FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더가 대표적으로 이용될 수 있으며, 다중 배열 안테나 및 MIMO(multiple-input and multiple-output) 기술을 이용할 경우에 거리 정보뿐만 아니라 방위각, 고도각 정보도 획득할 수 있다. 이와 같은 레이더 신호 처리 장치는 사용 목적에 따라 다양한 형태의 전자파 신호를 방사할 뿐만 아니라 다양한 기술이 접목되어 각각의 사용 목적에 부합되게 운용될 수 있다. The radar signal processing device is a device that acquires target information such as the distance to the target and the moving speed of the target by receiving a signal reflected by an object in a corresponding area through a receiving antenna after radiating a radar signal through a transmitting antenna. can In this radar signal processing apparatus, a pulse type radar and a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar may be representatively used to acquire distance information and speed information of a target, and a multiple array antenna and multiple-input and multiple-input and multiple-input (MIMO) radar may be representatively used. output) technology, not only distance information but also azimuth and altitude information can be obtained. Such a radar signal processing device not only emits various types of electromagnetic wave signals according to the purpose of use, but also can be operated in accordance with each purpose of use by grafting various technologies.
이와 같은 레이더 신호 처리 장치는 디지털 레이더 신호 처리를 위하여 아날로그 전자파 신호를 디지털 신호로 변환할 필요가 있을 수 있다. 이를 위해 레이더 신호 처리 장치는 ADC(analog-to-digital converter)를 구비할 수 있다. 이러한 ADC와 관련하여 일부 레이더 처리 장치는 레이더의 대역폭을 커버하는 ADC를 필요로 할 수 있다. 그리고, 거리 해상도 확보가 중요한 일부 레이더 시스템은 고사양의 ADC를 더욱 필요로 할 수 있으며, 일부 UWB(ultra-wideband) 방식의 레이더에서는 mm급의 정밀한 거리 정확도를 달성하기 위해 대역폭의 수십배 정도를 상회하는 고속의 ADC를 필요로 할 수 있다.Such a radar signal processing apparatus may need to convert an analog electromagnetic wave signal into a digital signal for digital radar signal processing. To this end, the radar signal processing device may include an analog-to-digital converter (ADC). Regarding these ADCs, some radar processing units may require an ADC that covers the bandwidth of the radar. In addition, some radar systems, where securing distance resolution is important, may require more high-end ADCs, and some UWB (ultra-wideband) radars require several tens of times more than the bandwidth to achieve mm-level precision distance accuracy. You may need a high-speed ADC.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 주파수 성분의 위상을 순차적으로 조정하여 송신한 신호들의 반사 신호들을 수신하여 표적에 대한 정보를 획득할 수 있도록 하는 레이더 신호 처리 방법 및 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a radar signal processing method and apparatus capable of obtaining information on a target by receiving reflected signals of signals transmitted by sequentially adjusting the phase of frequency components. are doing
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법은, 레이더 시스템에서 송신 장치의 동작 방법으로서, 서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 펄스 신호들을 생성하는 단계; 상기 펄스 신호들을 표적을 향하여 송신하는 단계; 상기 표적에서 반사되어 되돌아 오는 반사 펄스 신호들을 수신하는 단계; 상기 반사 펄스 신호들을 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 합성하여 합성 신호를 생성하는 단계; 및 상기 합성 신호로부터 표적 정보를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.A radar signal processing method according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object is a method of operating a transmitter in a radar system, comprising: generating pulse signals having different phases and a number of sampling rates; transmitting the pulse signals toward a target; receiving reflected pulse signals reflected from the target and returned; generating a synthesized signal by synthesizing the reflected pulse signals so that their phases coincide with each other after sampling; and extracting target information from the synthesized signal.
여기서, 상기 서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 송신 펄스 신호들을 생성하는 단계는, 이론적인 최대 샘플링 주파수를 결정하는 단계; 상기 이론적인 최대 샘플링 주파수보다 작은 실제적인 최대 샘플링 주파수들을 선택하는 단계; 상기 이론적인 최대 샘플링 주파수에 대한 상기 실제적인 최대 샘플링 주파수들의 비율들인 샘플링 비율들을 산출하는 단계; 상기 샘플링 비율들에서 양의 정수를 가지는 상기 어느 하나의 샘플링 비율을 선택하는 단계; 및 상기 선택한 샘플링 비율 개수의 상기 송신 펄스 신호들을 상기 서로 다른 위상을 갖도록 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of generating transmission pulse signals having one sampling rate number having different phases may include determining a theoretical maximum sampling frequency; selecting actual maximum sampling frequencies less than the theoretical maximum sampling frequency; calculating sampling rates that are ratios of the actual maximum sampling frequencies to the theoretical maximum sampling frequency; selecting one of the sampling rates having a positive integer among the sampling rates; and generating the transmission pulse signals of the selected number of sampling rates to have different phases.
여기서, 상기 서로 다른 위상은 일 수 있고, 여기서, 상기 SR은 상기 선택된 샘플링 비율일 수 있고, 상기 는 상기 선택된 샘플링 비율의 상기 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수의 샘플링 간격일 수 있다.Here, the different phases are , wherein the SR may be the selected sampling rate, and the may be the sampling interval of the actual ADC maximum sampling frequency of the selected sampling rate.
여기서, 상기 선택한 샘플링 비율 개수의 상기 송신 펄스 신호들을 상기 서로 다른 위상을 갖도록 생성하는 단계는, N개의 기본 주파수 신호들을 생성하는 단계; 및 상기 N개의 기본 주파수 신호들의 위상을 조절하면서 합성하여 상기 송신 펄스 신호들을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 N은 양의 정수일 수 있다.Here, the generating of the transmission pulse signals of the selected number of sampling rates to have different phases may include generating N fundamental frequency signals; and generating the transmission pulse signals by synthesizing while adjusting phases of the N fundamental frequency signals, where N may be a positive integer.
여기서, 각 송신 펄스 신호를 구성하는 각 기본 주파수 신호의 위상 은 이며, 여기서, b는 1 내지 SR이고, n은 상기 각 기본 주파수 신호의 인덱스일 수 있고, 은 상기 각 기본 주파 신호의 주파수이며, b는 상기 각 송신 펄스 신호의 인덱스이고, 는 상기 각 기본 주파수 신호의 주파수 간격이고, 상기 SR은 상기 SR은 상기 선택된 샘플링 비율일 수 있다.Here, the phase of each fundamental frequency signal constituting each transmission pulse signal silver , where b is 1 to SR, n may be an index of each of the fundamental frequency signals, Is the frequency of each fundamental frequency signal, b is the index of each transmission pulse signal, Is a frequency interval of each fundamental frequency signal, and SR may be the selected sampling rate.
여기서, 상기 반사 펄스 신호들을 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 합성하여 합성 신호를 생성하는 단계는, 상기 반사 펄스 신호들을 샘플링하는 단계: 상기 샘플링된 반사 펄스 신호들의 각각의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 일정 크기로 지연시키는 단계; 및 상기 위상이 지연된 샘플링된 반사 펄스 신호들을 합성하여 합성 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of generating a synthesized signal by synthesizing the reflected pulse signals so that the phases coincide with each other after sampling the reflected pulse signals is: sampling the reflected pulse signals: changing the phase of each of the sampled reflected pulse signals to the immediately preceding sampled reflected pulse delaying the phase of the signal by a certain size; and synthesizing the phase-delayed sampled reflection pulse signals to generate a synthesized signal.
여기서, 상기 샘플링된 반사 펄스 신호들의 각각의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 일정 크기로 지연시키는 단계는, 샘플링된 첫 번째 반사 펄스 신호의 샘플들을 각각의 샘플링 인터벌 그리드(sampling interval grid)에 배치하는 단계; 및 각각의 후속하는 샘플링된 반사 펄스 신호의 샘플들을 해당하는 펄스 신호를 생성할 때에 위상이 당겨진 시간만큼 지연된 각각의 샘플링 인터벌 그리드에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of delaying the phase of each of the sampled reflection pulse signals by a predetermined size greater than the phase of the immediately preceding sampled reflection pulse signal comprises placing the sampled samples of the first reflection pulse signal into respective sampling interval grids. ); and arranging samples of each subsequent sampled reflected pulse signal on each sampling interval grid delayed by a time during which the phase is pulled when generating the corresponding pulse signal.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이더 신호 처리 장치는, 프로세서(processor); 상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 그리고 상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며, 상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가, 서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 펄스 신호들을 생성하고; 상기 펄스 신호들을 표적을 향하여 송신하고; 상기 표적에서 반사되어 되돌아 오는 반사 펄스 신호들을 수신하고; 상기 반사 펄스 신호들을 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 합성하여 합성 신호를 생성하고; 그리고 상기 합성 신호로부터 표적 정보를 추출하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.Meanwhile, a radar signal processing apparatus according to a second embodiment of the present invention for achieving the above object includes a processor; a memory that communicates electronically with the processor; and instructions stored in the memory, and when the instructions are executed by the processor, the instructions cause the radar signal processing apparatus to generate a pulse signal of any one sampling rate number having different phases. create them; transmit the pulse signals toward a target; receive reflected pulse signals reflected from the target and returned; generating a synthesized signal by synthesizing the reflected pulse signals so that their phases coincide with each other after sampling; and cause extraction of target information from the composite signal.
여기서, 상기 서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 송신 펄스 신호들을 생성하는 경우 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가, 이론적인 최대 샘플링 주파수를 결정하고; 상기 이론적인 최대 샘플링 주파수보다 작은 실제적인 최대 샘플링 주파수들을 선택하고; 상기 이론적인 최대 샘플링 주파수에 대한 상기 실제적인 최대 샘플링 주파수들의 비율들인 샘플링 비율들을 산출하고; 상기 샘플링 비율들에서 양의 정수를 가지는 상기 어느 하나의 샘플링 비율을 선택하고; 그리고 상기 선택한 샘플링 비율 개수의 상기 송신 펄스 신호들을 상기 서로 다른 위상을 갖도록 생성하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.Here, in the case of generating transmission pulse signals of any one sampling rate number having different phases, the radar signal processing apparatus determines a theoretical maximum sampling frequency; select actual maximum sampling frequencies less than the theoretical maximum sampling frequency; calculate sampling rates that are ratios of the actual maximum sampling frequencies to the theoretical maximum sampling frequency; select one of the sampling rates having a positive integer from the sampling rates; And it may operate to cause generation of the transmission pulse signals of the number of the selected sampling rate to have the different phases.
여기서, 상기 선택한 샘플링 비율 개수의 상기 송신 펄스 신호들을 상기 서로 다른 위상을 갖도록 생성하는 경우 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가, N개의 기본 주파수 신호들을 생성하고; 그리고 상기 N개의 기본 주파수 신호들의 위상을 조절하면서 합성하여 상기 송신 펄스 신호들을 생성하는 것을 야기하도록 동작하며, 상기 N은 양의 정수일 수 있다.Here, when the transmission pulse signals of the number of the selected sampling rate are generated to have different phases, the instructions include: generating N fundamental frequency signals; And it operates to cause the transmission pulse signals to be generated by synthesizing while adjusting the phases of the N fundamental frequency signals, where N may be a positive integer.
여기서, 상기 반사 펄스 신호들을 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 합성하여 합성 신호를 생성하는 경우 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가, Here, when generating a synthesized signal by synthesizing the reflected pulse signals so that the phases coincide with each other after sampling, the commands are for the radar signal processing device to:
상기 반사 펄스 신호들을 샘플링하고: 상기 샘플링된 반사 펄스 신호들의 각각의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 일정 크기로 지연시키고; 그리고 상기 위상이 지연된 샘플링된 반사 펄스 신호들을 합성하여 합성 신호를 생성하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.sampling the reflection pulse signals: delaying a phase of each of the sampled reflection pulse signals by a predetermined magnitude from a phase of a previous sampled reflection pulse signal; and cause the synthesizing of the phase delayed sampled reflected pulse signals to generate a composite signal.
여기서, 상기 샘플링된 반사 펄스 신호들의 각각의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 일정 크기로 지연시키는 경우 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가, 샘플링된 첫 번째 반사 펄스 신호의 샘플들을 각각의 샘플링 인터벌 그리드(sampling interval grid)에 배치하고; 그리고 각각의 후속하는 샘플링된 반사 펄스 신호의 샘플들을 해당하는 펄스 신호를 생성할 때에 위상이 당겨진 시간만큼 지연된 각각의 샘플링 인터벌 그리드에 배치하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.Here, when the phase of each of the sampled reflection pulse signals is delayed by a certain size compared to the phase of the immediately preceding sampled reflection pulse signal, the radar signal processing device performs the commands to set the sampled samples of the first reflected pulse signal to each other. placed in the sampling interval grid of; and to cause placing samples of each subsequent sampled reflected pulse signal on each sampling interval grid delayed by the time the phase was pulled in generating the corresponding pulse signal.
본 출원에 의하면, 레이더 신호 처리 장치는 송신 신호를 구성하는 펄스 신호들의 각 주파수 성분의 위상을 순차적으로 조정하여 표적을 향하여 송신할 수 있다. 또한, 본 출원에 의하면, 레이더 신호 처리 장치를 송신 신호를 구성하는 펄스 신호들을 각 기본 주파수 성분의 위상 조정을 통해 정교하게 송신 타이밍이 조정된 신호들로 구성하여 송신할 수 있다.According to the present application, the radar signal processing apparatus may sequentially adjust the phase of each frequency component of the pulse signals constituting the transmission signal and transmit the signal toward the target. In addition, according to the present application, the radar signal processing apparatus can configure and transmit pulse signals constituting the transmission signal as signals whose transmission timing is precisely adjusted through phase adjustment of each fundamental frequency component.
또한, 본 출원에 의하면, 레이더 신호 처리 장치는 표적에서 반사된 펄스 신호들을 수신하여 저속의 ADC(analog-to-digital converter)를 사용하여 샘플링하여 반사 펄스 신호들의 위상이 일치하도록 위상을 조정하여 합성하여 합성 신호를 생성할 수 있다. 그 결과, 본 출원에 의하면, 레이더 신호 처리 장치는 펄스 신호들을 하나의 수신 신호로 합성하여 보다 고성능 ADC를 이용하여 수신신호를 획득하는 것과 동일 또는 유사한 성능을 얻을 수 있다.In addition, according to the present application, the radar signal processing apparatus receives pulse signals reflected from the target, samples them using a low-speed analog-to-digital converter (ADC), and adjusts and synthesizes the phases of the reflected pulse signals so that the phases match. Thus, a composite signal can be generated. As a result, according to the present application, the radar signal processing apparatus can obtain the same or similar performance as obtaining a received signal using a higher performance ADC by synthesizing pulse signals into one received signal.
도 1은 레이더 신호 처리 장치의 제1 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 레이더 신호 처리 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 도 2의 레이더 신호의 생성 과정의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 3의 복수의 펄스 신호들을 생성하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 도 3의 복수의 펄스 신호들을 생성하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 2의 합성 신호 생성 과정의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 도 2의 합성 신호 생성 과정의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 8은 레이더 신호 처리 장치의 제2 실시예를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a first embodiment of a radar signal processing device.
2 is a flowchart illustrating a first embodiment of a radar signal processing method.
3 is a flowchart illustrating a first embodiment of a process of generating a radar signal of FIG. 2 .
4 is a flowchart illustrating a first embodiment of a process of generating a plurality of pulse signals of FIG. 3 .
5 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a process of generating a plurality of pulse signals of FIG. 3 .
FIG. 6 is a flowchart illustrating a first embodiment of the synthesized signal generation process of FIG. 2 .
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of the synthesized signal generation process of FIG. 2 .
8 is a block diagram showing a second embodiment of a radar signal processing device.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.
본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 적어도 하나"는 "A 또는 B 중에서 적어도 하나" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나"를 의미할 수 있다. 또한, 본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 하나 이상"은 "A 또는 B 중에서 하나 이상" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상"을 의미할 수 있다.In embodiments of the present application, “at least one of A and B” may mean “at least one of A or B” or “at least one of combinations of one or more of A and B”. Also, in the embodiments of the present application, “one or more of A and B” may mean “one or more of A or B” or “one or more of combinations of one or more of A and B”.
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.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. In order to facilitate overall understanding in the description of the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.
레이더 신호 처리 장치는 송신 안테나를 통해 전자파를 방사할 수 있고, 표적에 의해 산란된 전자파 반사 신호를 수신 안테나를 통해 수신하여 레이더 신호 처리 과정을 거쳐 표적까지의 거리, 표적의 이동 속도 등과 같은 표적의 정보를 획득하는 장치일 수 있다. 이러한 레이더 신호 처리 장치는 표적의 거리 정보, 속도 정보를 획득하기 위해 펄스 방식의 레이더, FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더가 대표적으로 이용될 수 있으며, 다중 배열 안테나 및 MIMO(multiple-input and multiple-output) 기술을 이용할 경우에 거리 정보뿐만 아니라 방위각, 고도각 정보도 획득할 수 있다. 이와 같은 레이더 신호 처리 장치는 사용 목적에 따라 다양한 형태의 전자파 신호를 방사할 뿐만 아니라 다양한 기술이 접목되어 각각의 사용 목적에 부합되게 운용될 수 있다. The radar signal processing apparatus may radiate electromagnetic waves through a transmitting antenna, receive an electromagnetic wave reflection signal scattered by a target through a receiving antenna, and process the radar signal to determine the target's distance to the target, the moving speed of the target, and the like. It may be a device for acquiring information. In this radar signal processing apparatus, a pulse type radar and a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar may be representatively used to acquire distance information and speed information of a target, and multiple array antennas and multiple-input and multiple-input and multiple-input (MIMO) radars may be representatively used. output) technology, not only distance information but also azimuth and altitude information can be obtained. Such a radar signal processing device not only emits various types of electromagnetic wave signals according to the purpose of use, but also can be operated in accordance with each purpose of use by grafting various technologies.
이와 같은 레이더 신호 처리 장치는 디지털 레이더 신호 처리를 위하여 아날로그 전자파 신호를 디지털 신호로 변환할 필요가 있을 수 있다. 이를 위해 레이더 신호 처리 장치는 ADC(analog-to-digital converter)를 구비할 수 있다. 이러한 ADC는 아날로그 전자파 수신 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이때 변환된 디지털 신호가 가질 수 있는 최대 주파수는 ADC 최대 샘플링 주파수에 의해 제한될 수 있다. FMCW 레이더는 거리 해상도 향상에 비례하는 레이더 신호의 대역폭을 필요로 할 수 있지만 송신 레이더 신호와 수신 레이더 신호 사이의 지연 시간 정보를 획득하여 표적의 거리 정보를 추출하는 방식일 수 있다. 이러한 FMCW 레이더는 송신 레이더 신호와 수신 레이더 신호를 믹싱하여 IF(intermediate frequency) 주파수 성분을 ADC로 샘플링하여 IF 주파수를 거리 정보로 변환하는 방식일 수 있다. 따라서, FMCW 레이더는 레이더 신호의 대역폭을 커버하는 ADC를 필요로 하지 않을 수 있다. 따라서 FMCW 레이더는 송신 레이더 신호와 수신 레이더 신호의 차이 성분인 IF 주파수 대역을 커버하는 ADC를 이용하면 표적의 거리 정보를 온전히 획득할 수 있다. Such a radar signal processing apparatus may need to convert an analog electromagnetic wave signal into a digital signal for digital radar signal processing. To this end, the radar signal processing device may include an analog-to-digital converter (ADC). Such an ADC may convert an analog electromagnetic wave reception signal into a digital signal. At this time, the maximum frequency that the converted digital signal can have may be limited by the ADC maximum sampling frequency. Although the FMCW radar may require a bandwidth of a radar signal proportional to the improvement in range resolution, it may be a method of extracting target range information by obtaining delay time information between a transmitted radar signal and a received radar signal. Such an FMCW radar may be a method of mixing a transmission radar signal and a reception radar signal, sampling an intermediate frequency (IF) frequency component with an ADC, and converting the IF frequency into distance information. Thus, the FMCW radar may not require an ADC covering the bandwidth of the radar signal. Therefore, the FMCW radar can completely acquire the range information of the target by using an ADC that covers the IF frequency band, which is the difference between the transmitted radar signal and the received radar signal.
하지만 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 레이더, PMCW(phase modulated continuous wave) 레이더 또는 UWB((ultra-wideband) 방식의 레이더는 I(in-phase)/Q(quadrature-phase) 신호를 이용하는 레이더 시스템으로 레이더의 대역폭을 커버하는 ADC를 필요로 할 수 있다. 이러한 레이더 시스템은 거리 해상도의 확보가 중요할 수 있으며 이를 위하여 고사양의 ADC를 필요로 할 수 있다. 그리고, 일부 UWB 방식의 레이더는 mm급의 정밀한 거리 정확도를 달성하기 위해 대역폭의 수십 배 정도를 상회하는 고속의 ADC를 탑재할 수 있다. 따라서 본 출원은 이와 같이 고속의 ADC를 필요로 하는 레이더 시스템에서 보다 낮은 샘플링 속도를 가지는 ADC를 이용하여 고속의 ADC와 동일하거나 유사한 성능을 나타내기 위한 방법과 장치를 제공하는데 있다.However, OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) radar, PMCW (phase modulated continuous wave) radar, or UWB (ultra-wideband) radar is a radar system using I (in-phase)/Q (quadrature-phase) signals. It may require an ADC that covers a bandwidth of 2. Such a radar system may require a high-end ADC because it is important to secure distance resolution. In order to achieve distance accuracy, it is possible to mount a high-speed ADC that exceeds the bandwidth by several tens of times. It is to provide a method and device for exhibiting the same or similar performance as the ADC of.
도 1은 레이더 신호 처리 장치의 제1 실시예를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a first embodiment of a radar signal processing device.
도 1을 참조하면, 레이더 신호 처리 장치는 레이더 신호 생성부(110), 송신부(120), 수신부(130), 수신 신호 처리부(140) 및 표적 정보 추출부(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 레이더 신호 생성부(110)는 서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 펄스 신호들로 이루어진 레이더 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 샘플링 비율은 이론적인 ADC 최대 샘플링 주파수와 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수의 비율일 수 있다. 그리고, 송신부(120)는 레이더 신호 생성부(110)에서 생성한 펄스 신호들을 표적을 향하여 송신할 수 있다. 수신부(130)는 송신부(120)에서 송신한 펄스 신호들이 표적에서 반사되어 되돌아 오는 반사된 펄스 신호들을 수신할 수 있다. 이때, 송신부(120)에서 송신한 각각의 펄스 신호는 송신부(120)로부터 표적이 떨어져 있는 거리만큼 지연되어 수신부(130)로 수신될 수 있다. 다음으로, 수신 신호 처리부(140)는 반사된 펄스 신호들을 ADC(analog-to-digital converter)를 사용하여 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 위상을 조정하면서 합성하여 합성 신호를 생성할 수 있다. 표적 정보 추출부(150)는 수신 신호 처리부(140)에서 생성한 합성 신호로부터 표적 정보를 추출할 수 있다. 이때, 표적 정보는 표적 거리 또는 표적의 이동 속도일 수 있다.Referring to FIG. 1 , the radar signal processing apparatus may include a
도 2는 레이더 신호 처리 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a first embodiment of a radar signal processing method.
도 2를 참조하면, 레이더 신호 처리 방법에서 레이더 신호 생성부는 서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 펄스 신호들로 이루어진 레이더 신호를 생성할 수 있다(S210). 그리고, 송신부는 레이더 신호 생성부에서 생성한 펄스 신호들(즉 레이더 신호)을 표적을 향하여 송신할 수 있다(S220). 수신부는 송신부에서 송신한 펄스 신호들이 표적에서 반사되어 되돌아 오는 반사된 펄스 신호들을 수신할 수 있다(S230). 다음으로, 수신 신호 처리부는 반사된 펄스 신호들을 ADC를 사용하여 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 위상을 조정하면서 합성하여 합성 신호를 생성할 수 있다(S240). 표적 정보 추출부는 수신 신호 처리부에서 생성한 합성 신호로부터 표적 정보를 추출할 수 있다(S250). 이때, 표적 정보는 표적 거리 또는 표적의 이동 속도일 수 있다.Referring to FIG. 2 , in the radar signal processing method, the radar signal generating unit may generate a radar signal composed of pulse signals having different phases and the number of pulse signals having a sampling rate (S210). And, the transmitter may transmit the pulse signals (ie, radar signals) generated by the radar signal generator toward the target (S220). The receiving unit may receive the reflected pulse signals returned after the pulse signals transmitted by the transmitting unit are reflected from the target (S230). Next, the received signal processing unit may generate a synthesized signal by sampling the reflected pulse signals using an ADC and synthesizing them while adjusting phases so that the phases match (S240). The target information extraction unit may extract target information from the synthesized signal generated by the received signal processing unit (S250). In this case, the target information may be target distance or moving speed of the target.
도 3은 도 2의 레이더 신호의 생성 과정의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a first embodiment of a process of generating a radar signal of FIG. 2 .
도 3을 참조하면, 레이더 신호의 생성 과정에서 레이더 신호 생성부는 목표 성능을 달성하기 위하여 필요한 이론적인 ADC 최대 샘플링 주파수인 을 결정할 수 있다(S301). 그리고, 레이더 신호 생성부는 실제로 사용할 ADC의 최대 샘플링 주파수인 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수 들을 결정할 수 있다(S302). 이론적인 ADC 최대 샘플링 주파수는 레이더 신호의 최대 주파수 성분의 2배 이상일 수 있다. 여기서, 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수는 수학식 1과 같이 이론적인 ADC 최대 샘플링 주파수보다 작을 수 있다. 그리고, 이론적인 ADC 최대 샘플링 주파수와 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수의 비율은 샘플링 비율 sr로 아래 수학식 2와 같이 정의할 수 있다. 이에 따라, 레이더 신호 생성부는 샘플링 비율들을 산출할 수 있다(S303). 여기서 sr은 실수일 수 있다.Referring to FIG. 3, in the process of generating a radar signal, the radar signal generator is a theoretical ADC maximum sampling frequency required to achieve target performance. can be determined (S301). In addition, the radar signal generator is the actual ADC maximum sampling frequency, which is the maximum sampling frequency of the ADC to be actually used. can be determined (S302). The theoretical ADC maximum sampling frequency may be more than twice the maximum frequency component of the radar signal. Here, the actual ADC maximum sampling frequency may be smaller than the theoretical ADC maximum sampling frequency as shown in
레이저 신호 생성부는 샘플링 비율들에서 양의 정수를 가지는 어느 하나의 샘플링 비율 SR을 선택할 수 있다(S304). 즉, 레이저 신호 생성부는 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수들을 이론적인 ADC 최대 샘플링 주파수의 1/2, 1/3, 1/4 등을 가지도록 선택한 후에, 어느 하나의 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수를 선택하여 양의 정수를 가지는 어느 하나의 샘플링 비율 SR을 선택할 수 있다. The laser signal generation unit may select one sampling rate SR having a positive integer among sampling rates (S304). That is, after selecting the actual ADC maximum sampling frequencies to have 1/2, 1/3, 1/4, etc. of the theoretical ADC maximum sampling frequency, the laser signal generator selects one of the actual ADC maximum sampling frequencies. Any one sampling rate SR having a positive integer can be selected.
이후에, 레이저 신호 생성부는 선택한 샘플링 비율의 복수의 펄스 신호들을 위상을 다르게 하면서 생성할 수 있다(S305). 이때, 레이더 신호 생성부는 펄스 신호들에서 후속하는 펄스 신호의 위상을 직전의 펄스 신호의 위상보다 만큼 앞서도록 할 수 있다. 여기서, 는 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수의 샘플링 간격일 수 있고, 다음 수학식 3으로 결정될 수 있다.Thereafter, the laser signal generation unit may generate a plurality of pulse signals of the selected sampling rate while changing phases (S305). At this time, the radar signal generator sets the phase of the pulse signal following the pulse signals higher than the phase of the previous pulse signal. can advance as far as possible. here, may be the sampling interval of the actual ADC maximum sampling frequency, and may be determined by
일반적인 레이더 신호 처리 장치는 1개의 펄스 신호를 사용하여 표적에 대하여 필요한 정보를 산출할 수 있다. 하지만, 본 출원의 레이더 신호 처리 장치는 복수개의 펄스 신호들을 사용하여 표적에 대하여 필요한 정보를 산출할 수 있다.A general radar signal processing device can calculate necessary information about a target using one pulse signal. However, the radar signal processing apparatus of the present application can calculate necessary information about a target using a plurality of pulse signals.
도 4는 도 3의 복수의 펄스 신호들을 생성하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a first embodiment of a process of generating a plurality of pulse signals of FIG. 3 .
도 4를 참조하면, 복수의 펄스 신호들을 생성하는 과정에서 레이저 신호 생성부는 제1 기본 주파수(basic frequency) 신호 내지 제N 기본 주파수 신호를 생성할 수 있다(S401). 여기서, 제n 기본 주파수 신호의 주파수는 일 수 있다. 이때, n은 N 이하일 수 있으며, N은 양의 정수일 수 있다. 이때, 레이저 신호 생성부는 기본 주파수 신호들의 위상을 조정하여 펄스 신호들을 생성할 수 있다(S402). 이때, 레이저 신호 생성부는 각 펄스 신호를 구성하는 각 기본 주파수 신호의 위상 을 아래 수학식 4와 같이 조정할 수 있다. 여기서, 기본 주파수의 파형은 사인파(sinusoidal wave) 또는 코사인파(cosine wave)일 수 있다.Referring to FIG. 4 , in the process of generating a plurality of pulse signals, the laser signal generator may generate a first basic frequency signal to an Nth basic frequency signal (S401). Here, the frequency of the nth fundamental frequency signal is can be In this case, n may be less than or equal to N, and N may be a positive integer. At this time, the laser signal generator may generate pulse signals by adjusting the phases of the fundamental frequency signals (S402). At this time, the laser signal generation unit phase of each fundamental frequency signal constituting each pulse signal can be adjusted as shown in
여기서, n은 각 기본 주파수 신호의 인덱스일 수 있으며, 은 각 기본 주파 신호의 주파수를 의미할 수 있다. b는 같은 블록내의 각 펄스 신호의 인덱스일 수 있으며, B는 같은 블록내의 펄스 신호의 전체 개수일 수 있다. 는 각 기본 주파수 신호의 주파수 간격을 의미할 수 있다. B는 SR일 수 있다.Here, n may be an index of each fundamental frequency signal, may mean the frequency of each fundamental frequency signal. b may be an index of each pulse signal in the same block, and B may be the total number of pulse signals in the same block. May mean a frequency interval of each fundamental frequency signal. B may be SR.
도 5는 도 3의 복수의 펄스 신호들을 생성하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a process of generating a plurality of pulse signals of FIG. 3 .
도 5를 참조하면, 레이저 신호에서 펄스 신호들(510-1 내지 510-B)은 SR개일 수 있다. 이와 같은 SR개의 펄스 신호들(510-1 내지 510-B)은 1블록(block)(일예로 블록 #1) 신호로 정의할 수 있다. SR개의 펄스 신호들(510-1 내지 510-B)은 제1 펄스 신호(510-1) 내지 제B 펄스 신호(510-B)로 표현될 수 있다. 제b 펄스 신호(510-b)는 Pb로 표현할 수 있다. 이때, b는 B 이하일 수 있으며, B는 양의 정수일 수 있다. 그리고, B는 SR과 같을 수 있다. 이와 같은 SR개의 펄스 신호들 중에서 제1 펄스 신호는 주요 펄스(principal pulse) 신호일 수 있고, 나머지 B-1개의 펄스 신호들(즉 제2 펄스 신호 내지 제B 펄스 신호)은 후속 펄스(following pulse) 신호들일 수 있다. 레이더 신호 생성부는 주요 펄스 신호와 후속 펄스 신호들을 동일한 파형을 가지도록 생성할 수 있다.Referring to FIG. 5 , pulse signals 510-1 to 510-B in the laser signal may be SR. The SR number of pulse signals 510-1 to 510-B may be defined as one block (for example, block #1) signal. The SR pulse signals 510-1 to 510-B may be represented by the first pulse signal 510-1 to the B pulse signal 510-B. The bth pulse signal 510-b may be expressed as P b . In this case, b may be less than or equal to B, and B may be a positive integer. And, B may be equal to SR. Among these SR pulse signals, the first pulse signal may be a principal pulse signal, and the remaining B-1 pulse signals (ie, the second pulse signal to the B pulse signal) are following pulses can be signals. The radar signal generating unit may generate the main pulse signal and the subsequent pulse signals to have the same waveform.
다만, 레이더 신호 생성부는 펄스 신호들에서 후속하는 펄스 신호의 위상을 직전의 펄스 신호의 위상보다 만큼 앞서도록 할 수 있다. 여기서, 는 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수의 샘플링 간격일 수 있고, 앞서 언급된 수학식 3으로 결정될 수 있다.However, the radar signal generator sets the phase of the pulse signal following the pulse signals higher than the phase of the previous pulse signal. can advance as far as possible. here, may be the sampling interval of the actual ADC maximum sampling frequency, and may be determined by
한편, 레이저 신호 생성부는 제1 기본 주파수(basic frequency) 신호 내지 제N 기본 주파수 신호를 합성하여 각각의 펄스 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제n 기본 주파수 신호의 주파수는 으로 표현할 수 있다. 이때, n은 N 이하일 수 있으며, N은 양의 정수일 수 있다. 이때, 레이저 신호 생성부는 각 펄스 신호를 구성하는 각 기본 주파수 신호의 위상 을 앞서 언급한 수학식 4와 같이 조정할 수 있다. 레이저 신호 생성부는 레이저 신호 처리 장치의 사양을 고려하여 기본 주파수 신호의 개수 N을 결정할 수 있고, 각 기본 주파수 신호의 크기를 결정할 수 있으며, 각 기본 주파수간의 간격을 결정할 수 있다. 한편, 기본 주파수의 파형은 삼각 함수 파형으로 표현되어 있으나 이에 한정되는 것은 아닐 수 있다. 레이저 신호 생성부는 이와 같이 주파수 도메인에서 생성된 신호들을 시간 도메인 신호로 변환해 주어 무선 주파수의 송신 신호를 생성할 수 있다.Meanwhile, the laser signal generator may generate each pulse signal by synthesizing a first basic frequency signal to an Nth basic frequency signal. Here, the frequency of the nth fundamental frequency signal is can be expressed as In this case, n may be less than or equal to N, and N may be a positive integer. At this time, the laser signal generation unit phase of each fundamental frequency signal constituting each pulse signal can be adjusted as in
도 6은 도 2의 합성 신호 생성 과정의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a first embodiment of the synthesized signal generation process of FIG. 2 .
도 6을 참조하면, 합성 신호 생성 과정에서 수신 신호 처리부는 반사 펄스 신호들을 ADC를 이용하여 샘플링할 수 있다(S601). 그리고, 수신 신호 처리부는 주요 펄스 신호(즉 첫 번째 반사 펄스 신호)의 샘플링된 반사 펄스 신호의 샘플들을 각각의 샘플링 인터벌 그리드(sampling interval grid)에 배치할 수 있다(S602). 계속하여 수신 신호 처리부는 각각의 후속 펄스 신호의 각각의 샘플링된 반사 펄스 신호(즉 나머지 각각의 반사 펄스 신호)의 샘플들을 해당하는 후속 펄스 신호를 생성할 때 위상이 당겨진 시간만큼 지연된 각각의 샘플링 인터벌 그리드에 배치할 수 있다(S603). 그 결과, 수신 신호 처리부는 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 만큼 지연되도록 할 수 있다. 여기서, 는 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수의 샘플링 간격일 수 있고, 앞서 언급한 수학식 3으로 결정될 수 있다. 그리고, 수신 신호 처리부는 위상이 지연된 샘플링된 반사 펄스 신호들을 합성하여 합성 신호를 생성할 수 있다. 이처럼, 수신 신호 처리부는 샘플링된 반사 펄스 신호들의 위상이 일치하도록 위상을 조정하여 합성하여 합성 신호를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 6 , in a synthesized signal generation process, the reception signal processing unit may sample reflected pulse signals using an ADC (S601). Also, the reception signal processing unit may arrange samples of the reflected pulse signal sampled of the main pulse signal (ie, the first reflected pulse signal) in respective sampling interval grids (S602). Subsequently, when the reception signal processor generates subsequent pulse signals corresponding to samples of each sampled reflected pulse signal (ie, each remaining reflected pulse signal) of each subsequent pulse signal, each sampling interval delayed by the time the phase is pulled. It can be placed on the grid (S603). As a result, the reception signal processor sets the phase of the sampled reflection pulse signal higher than the phase of the immediately preceding sampled reflection pulse signal. can be delayed as much as here, may be the sampling interval of the actual ADC maximum sampling frequency, and may be determined by
도 7은 도 2의 합성 신호 생성 과정의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of the synthesized signal generation process of FIG. 2 .
도 7을 참조하면, 합성 신호 생성 과정에서 수신 신호 처리부는 반사 펄스 신호들(710-1 내지 710-B)을 ADC를 이용하여 샘플링할 수 있다. 그리고, 수신 신호 처리부는 주요 펄스 신호(즉 첫 번째 반사 펄스 신호)(710-1)의 샘플링된 반사 펄스 신호의 샘플들을 각각의 샘플링 인터벌 그리드(sampling interval grid)(720-1)에 배치할 수 있다. 계속하여 수신 신호 처리부는 각각의 후속 펄스 신호의 각각의 샘플링된 반사 펄스 신호(즉 나머지 각각의 반사 펄스 신호)(710-2 내지 710-B)의 샘플들을 해당하는 후속 펄스 신호를 생성할 때 위상이 당겨진 시간만큼 지연된 각각의 샘플링 인터벌 그리드(720-2 내지 720-B)에 배치할 수 있다. 그 결과, 수신 신호 처리부는 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 만큼 지연되도록 할 수 있다. 여기서, 는 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수의 샘플링 간격일 수 있고, 앞서 언급한 수학식 3으로 결정될 수 있다. 그리고, 수신 신호 처리부는 위상이 지연된 샘플링된 반사 펄스 신호들을 합성하여 합성 신호(740)를 생성할 수 있다. 이처럼, 수신 신호 처리부는 샘플링된 반사 펄스 신호들의 위상이 일치하도록 위상을 조정하여 합성하여 합성 신호를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 7 , in a synthesized signal generation process, the reception signal processing unit may sample reflected pulse signals 710-1 to 710-B using an ADC. In addition, the reception signal processing unit may arrange samples of the sampled reflection pulse signal of the main pulse signal (ie, the first reflection pulse signal) 710-1 on each sampling interval grid 720-1. there is. Continuing, when the reception signal processing unit generates subsequent pulse signals corresponding to samples of each sampled reflected pulse signal (ie, each remaining reflected pulse signal) 710-2 to 710-B of each subsequent pulse signal, the phase It may be arranged in each of the sampling interval grids 720-2 to 720-B delayed by the extended time. As a result, the reception signal processor sets the phase of the sampled reflection pulse signal higher than the phase of the immediately preceding sampled reflection pulse signal. can be delayed as much as here, may be the sampling interval of the actual ADC maximum sampling frequency, and may be determined by
한편, 1블록 내의 후속 펄스 신호들은 기본 주파수 신호의 위상 조정을 통해 시간 도메인 상에서 주요 펄스 신호보다 정교하게 시간이 당겨진 신호들일 수 있다. 따라서, 수신 신호 처리부가 후속 펄스 신호들을 각각 당겨진 시간만큼 각각의 지연된 샘플링 인터벌 그리드 상에 배치하게 되면 이상적인 ADC 최대 샘플링 주파수로 샘플링한 수신 신호로 합성할 수 있다.Meanwhile, subsequent pulse signals within one block may be signals whose time is more precisely pulled than the main pulse signal in the time domain through phase adjustment of the basic frequency signal. Therefore, when the reception signal processing unit arranges the subsequent pulse signals on each delayed sampling interval grid by the respective pulled time, the reception signal sampled at the ideal ADC maximum sampling frequency can be synthesized.
한편, 일부 레이더 신호 처리 장치는 고성능의 ADC를 필요로 할 수 있다. 일 예로, UWB 레이더는 정밀한 표적 거리 측량을 위해 고성능의 ADC를 탑재할 수 있다. 또한, 일반적인 OFDM 레이더 또는 PMCW 레이더는 고해상도 거리 분해능을 달성하기 위해 넓은 대역폭 이용이 요구될 수 있고, 이들 레이더의 특성상 대역폭만큼의 ADC를 필요로 할 수 있다. 이러한 레이더 신호 처리 장치는 넓은 대역폭을 커버하는 고성능 ADC를 사용하기 어려운 경우에 저속의 ADC로 넓은 대역폭을 커버하기 위해 단계 반송파(stepped-carrier) OFDM 방식 등이 사용될 수 있다. 여기서, 단계 반송파 OFDM 방식의 레이더는 이용하는 저속의 ADC를 사용하여 동일한 대역폭을 가지지만 각기 다른 대역으로 변조된 신호로 송신할 수 있다. 그리고, 단계 반송파 OFDM 방식의 레이더는 각각의 시간 영역에서 각기 다른 LO(local oscillator) 변조를 통해 저속의 ADC로 신호를 수신할 수 있다. 이후에, 단계 반송파 OFDM 방식의 레이더는 신호 처리 과정을 통해 고속의 ADC로 수신한 신호와 같이 합성하여 레이더 신호 처리에 이용할 수 있다. 이와 같은 방식을 이용할 경우, 본 출원에서 제안하는 방법과 비교하여 다소 복잡한 하드웨어 구조를 필요로 할 수 있다. 하지만 본 발명에서 제안하는 방법은 디지털 도메인에서 만들어진 펄스 신호를 송신할 수 있고, 수신한 디지털 신호 또한 간단한 방법으로 합성이 가능한 장점이 있으며, 펄스 파형, OFDM 파형 등의 다양한 형태의 파형에도 적용 가능할 수 있다.Meanwhile, some radar signal processing devices may require a high-performance ADC. For example, a UWB radar may be equipped with a high-performance ADC for precise target distance measurement. In addition, general OFDM radars or PMCW radars may require wide bandwidth use to achieve high resolution range resolution, and may require ADCs as large as the bandwidth due to the characteristics of these radars. When it is difficult to use a high-performance ADC covering a wide bandwidth in such a radar signal processing apparatus, a stepped-carrier OFDM method or the like may be used to cover a wide bandwidth with a low-speed ADC. Here, the step carrier OFDM type radar can transmit signals having the same bandwidth but modulated in different bands by using a low-speed ADC. In addition, the step carrier OFDM type radar may receive signals with a low-speed ADC through different local oscillator (LO) modulations in each time domain. Thereafter, the step carrier OFDM radar can be used for radar signal processing by synthesizing the signals received by the high-speed ADC through the signal processing process. When using this method, a somewhat more complex hardware structure may be required compared to the method proposed in the present application. However, the method proposed in the present invention can transmit pulse signals created in the digital domain, has the advantage of being able to synthesize received digital signals in a simple way, and can be applied to various types of waveforms such as pulse waveforms and OFDM waveforms. there is.
도 8은 레이더 신호 처리 장치의 제2 실시예를 나타내는 블록도이다.8 is a block diagram showing a second embodiment of a radar signal processing device.
도 8을 참조하면, 레이더 신호 처리 장치(800)는 적어도 하나의 프로세서(810), 메모리(820) 및 송수신 장치(830)를 포함할 수 있다. 또한, 레이더 신호 처리 장치(800)는 입력 인터페이스 장치(840), 출력 인터페이스 장치(850), 저장 장치(860) 등을 더 포함할 수 있다. 레이더 신호 처리 장치(800)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(870)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 8 , a radar
다만, 레이더 신호 처리 장치(800)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(870)가 아니라, 프로세서(810)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(810)는 메모리(820), 송수신 장치(830), 입력 인터페이스 장치(840), 출력 인터페이스 장치(850) 및 저장 장치(860) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.However, each component included in the radar
프로세서(810)는 메모리(820) 및 저장 장치(860) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(810)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(820) 및 저장 장치(860) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(820)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 이와 같은 구성에서 프로세서(810)는 송수신 장치(850)와 협력하여 도 2 내지 도 7의 동작들을 수해할 수 있다.The
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.The methods according to the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded on a computer readable medium. Computer readable media may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on a computer readable medium may be specially designed and configured for the present invention or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer readable media may include hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include not only machine language codes generated by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter and the like. The hardware device described above may be configured to operate with at least one software module to perform the operations of the present invention, and vice versa. In addition, the above-described method or device may be implemented by combining all or some of its components or functions, or may be implemented separately.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be done.
Claims (12)
서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 펄스 신호들을 생성하는 단계;
상기 펄스 신호들을 표적을 향하여 송신하는 단계;
상기 표적에서 반사되어 되돌아 오는 반사 펄스 신호들을 수신하는 단계;
상기 반사 펄스 신호들을 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 합성하여 합성 신호를 생성하는 단계; 및
상기 합성 신호로부터 표적 정보를 추출하는 단계를 포함하는, 레이더 신호 처리 장치의 동작 방법.As a method of operating a radar signal processing device in a radar system,
generating pulse signals of a number of sampling rates having different phases;
transmitting the pulse signals toward a target;
receiving reflected pulse signals reflected from the target and returned;
generating a synthesized signal by synthesizing the reflected pulse signals so that their phases coincide with each other after sampling; and
A method of operating a radar signal processing apparatus comprising extracting target information from the synthesized signal.
상기 서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 송신 펄스 신호들을 생성하는 단계는,
이론적인 최대 샘플링 주파수를 결정하는 단계;
상기 이론적인 최대 샘플링 주파수보다 작은 실제적인 최대 샘플링 주파수들을 선택하는 단계;
상기 이론적인 최대 샘플링 주파수에 대한 상기 실제적인 최대 샘플링 주파수들의 비율들인 샘플링 비율들을 산출하는 단계;
상기 샘플링 비율들에서 양의 정수를 가지는 상기 어느 하나의 샘플링 비율을 선택하는 단계; 및
상기 선택한 샘플링 비율 개수의 상기 송신 펄스 신호들을 상기 서로 다른 위상을 갖도록 생성하는 단계를 포함하는, 레이더 신호 처리 장치의 동작 방법.The method of claim 1,
The step of generating the transmission pulse signals of any one sampling rate number having different phases,
determining a theoretical maximum sampling frequency;
selecting actual maximum sampling frequencies less than the theoretical maximum sampling frequency;
calculating sampling rates that are ratios of the actual maximum sampling frequencies to the theoretical maximum sampling frequency;
selecting one of the sampling rates having a positive integer among the sampling rates; and
And generating the transmission pulse signals of the number of the selected sampling rate to have different phases.
상기 서로 다른 위상은 일 수 있고, 여기서, 상기 SR은 상기 선택된 샘플링 비율일 수 있고, 상기 는 상기 선택된 샘플링 비율의 상기 실제적인 ADC 최대 샘플링 주파수의 샘플링 간격인, 레이더 신호 처리 장치의 동작 방법.The method of claim 2,
The different phases are , wherein the SR may be the selected sampling rate, and the Is the sampling interval of the actual ADC maximum sampling frequency of the selected sampling rate.
상기 선택한 샘플링 비율 개수의 상기 송신 펄스 신호들을 상기 서로 다른 위상을 갖도록 생성하는 단계는,
N개의 기본 주파수 신호들을 생성하는 단계; 및
상기 N개의 기본 주파수 신호들의 위상을 조절하면서 합성하여 상기 송신 펄스 신호들을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 N은 양의 정수인, 레이더 신호 처리 장치의 동작 방법.The method of claim 2,
Generating the transmission pulse signals of the number of the selected sampling rates to have different phases,
generating N fundamental frequency signals; and
and generating the transmission pulse signals by synthesizing while adjusting the phases of the N fundamental frequency signals, wherein N is a positive integer.
각 송신 펄스 신호를 구성하는 각 기본 주파수 신호의 위상 은 이며, 여기서, b는 1 내지 SR이고, n은 상기 각 기본 주파수 신호의 인덱스이고, 은 상기 각 기본 주파 신호의 주파수이며, b는 상기 각 송신 펄스 신호의 인덱스이고, 는 상기 각 기본 주파수 신호의 주파수 간격이고, 상기 SR은 상기 SR은 상기 선택된 샘플링 비율인, 레이더 신호 처리 장치의 동작 방법.The method of claim 4,
Phase of each fundamental frequency signal constituting each transmit pulse signal silver , where b is 1 to SR, n is the index of each fundamental frequency signal, Is the frequency of each fundamental frequency signal, b is the index of each transmission pulse signal, Is a frequency interval of each of the fundamental frequency signals, and wherein SR is the selected sampling rate.
상기 반사 펄스 신호들을 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 합성하여 합성 신호를 생성하는 단계는,
상기 반사 펄스 신호들을 샘플링하는 단계:
상기 샘플링된 반사 펄스 신호들의 각각의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 일정 크기로 지연시키는 단계; 및
상기 위상이 지연된 샘플링된 반사 펄스 신호들을 합성하여 합성 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 레이더 신호 처리 장치의 동작 방법.The method of claim 1,
Generating a synthesized signal by synthesizing the reflected pulse signals so that the phases coincide with each other after sampling,
Sampling the reflected pulse signals:
delaying a phase of each of the sampled reflection pulse signals by a predetermined size compared to a phase of a previous sampled reflection pulse signal; and
and generating a composite signal by synthesizing the phase-delayed sampled reflection pulse signals.
상기 샘플링된 반사 펄스 신호들의 각각의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 일정 크기로 지연시키는 단계는,
샘플링된 첫 번째 반사 펄스 신호의 샘플들을 각각의 샘플링 인터벌 그리드(sampling interval grid)에 배치하는 단계; 및
각각의 후속하는 샘플링된 반사 펄스 신호의 샘플들을 해당하는 펄스 신호를 생성할 때에 위상이 당겨진 시간만큼 지연된 각각의 샘플링 인터벌 그리드에 배치하는 단계를 포함하는, 레이더 신호 처리 장치의 동작 방법.The method of claim 6,
The step of delaying the phase of each of the sampled reflection pulse signals by a certain size from the phase of the previous sampled reflection pulse signal,
arranging samples of the sampled first reflected pulse signal in respective sampling interval grids; and
A method of operating a radar signal processing apparatus, comprising arranging samples of each subsequent sampled reflected pulse signal in each sampling interval grid delayed by a time in which a phase is pulled when generating a corresponding pulse signal.
프로세서(processor);
상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 그리고
상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며,
상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가,
서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 펄스 신호들을 생성하고;
상기 펄스 신호들을 표적을 향하여 송신하고;
상기 표적에서 반사되어 되돌아 오는 반사 펄스 신호들을 수신하고;
상기 반사 펄스 신호들을 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 합성하여 합성 신호를 생성하고; 그리고
상기 합성 신호로부터 표적 정보를 추출하는 것을 야기하도록 동작하는, 레이더 신호 처리 장치.As a radar signal processing device,
processor;
a memory that communicates electronically with the processor; and
Includes instructions stored in the memory;
When the instructions are executed by the processor, the instructions cause the radar signal processing device to:
generating pulse signals of a number of sampling rates having different phases;
transmit the pulse signals toward a target;
receive reflected pulse signals reflected from the target and returned;
generating a synthesized signal by synthesizing the reflected pulse signals so that their phases coincide with each other after sampling; and
A radar signal processing device operative to cause extraction of target information from said composite signal.
상기 서로 다른 위상을 가진 어느 하나의 샘플링 비율 개수의 송신 펄스 신호들을 생성하는 경우 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가,
이론적인 최대 샘플링 주파수를 결정하고;
상기 이론적인 최대 샘플링 주파수보다 작은 실제적인 최대 샘플링 주파수들을 선택하고;
상기 이론적인 최대 샘플링 주파수에 대한 상기 실제적인 최대 샘플링 주파수들의 비율들인 샘플링 비율들을 산출하고;
상기 샘플링 비율들에서 양의 정수를 가지는 상기 어느 하나의 샘플링 비율을 선택하고; 그리고
상기 선택한 샘플링 비율 개수의 상기 송신 펄스 신호들을 상기 서로 다른 위상을 갖도록 생성하는 것을 야기하도록 동작하는, 레이더 신호 처리 장치.The method of claim 8,
In the case of generating the transmission pulse signals of any one sampling rate number having different phases, the commands are the radar signal processing device,
determine a theoretical maximum sampling frequency;
select actual maximum sampling frequencies less than the theoretical maximum sampling frequency;
calculate sampling rates that are ratios of the actual maximum sampling frequencies to the theoretical maximum sampling frequency;
select one of the sampling rates having a positive integer from the sampling rates; and
Radar signal processing apparatus that operates to cause generation of the transmission pulse signals of the number of the selected sampling rate to have the different phases.
상기 선택한 샘플링 비율 개수의 상기 송신 펄스 신호들을 상기 서로 다른 위상을 갖도록 생성하는 경우 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가,
N개의 기본 주파수 신호들을 생성하고; 그리고
상기 N개의 기본 주파수 신호들의 위상을 조절하면서 합성하여 상기 송신 펄스 신호들을 생성하는 것을 야기하도록 동작하며, 상기 N은 양의 정수인, 레이더 신호 처리 장치.The method of claim 9,
When generating the transmission pulse signals of the number of the selected sampling rate to have different phases, the commands are the radar signal processing device,
generate N fundamental frequency signals; and
The radar signal processing apparatus operates to cause generating the transmission pulse signals by synthesizing while adjusting the phases of the N fundamental frequency signals, wherein N is a positive integer.
상기 반사 펄스 신호들을 샘플링한 후에 위상이 일치하도록 합성하여 합성 신호를 생성하는 경우 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가,
상기 반사 펄스 신호들을 샘플링하고:
상기 샘플링된 반사 펄스 신호들의 각각의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 일정 크기로 지연시키고; 그리고
상기 위상이 지연된 샘플링된 반사 펄스 신호들을 합성하여 합성 신호를 생성하는 것을 야기하도록 동작하는, 레이더 신호 처리 장치.The method of claim 8,
When the reflected pulse signals are sampled and then synthesized to match the phases to generate a synthesized signal, the instructions are for the radar signal processing device to:
Sample the reflected pulse signals and:
delaying a phase of each of the sampled reflection pulse signals by a certain size from a phase of a previous sampled reflection pulse signal; and
operative to cause synthesizing the phase delayed sampled reflected pulse signals to generate a composite signal.
상기 샘플링된 반사 펄스 신호들의 각각의 위상을 직전의 샘플링된 반사 펄스 신호의 위상보다 일정 크기로 지연시키는 경우 상기 명령들은 상기 레이더 신호 처리 장치가,
샘플링된 첫 번째 반사 펄스 신호의 샘플들을 각각의 샘플링 인터벌 그리드(sampling interval grid)에 배치하고; 그리고
각각의 후속하는 샘플링된 반사 펄스 신호의 샘플들을 해당하는 펄스 신호를 생성할 때에 위상이 당겨진 시간만큼 지연된 각각의 샘플링 인터벌 그리드에 배치하는 것을 야기하도록 동작하는, 레이더 신호 처리 장치.The method of claim 11,
When the phase of each of the sampled reflection pulse signals is delayed by a certain size from the phase of the immediately preceding sampled reflection pulse signal, the radar signal processing apparatus,
placing samples of the sampled first reflected pulse signal in respective sampling interval grids; and
operative to cause placing samples of each subsequent sampled reflected pulse signal in each sampling interval grid delayed by the time by which the phase was pulled in generating the corresponding pulse signal.
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