(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2014년11월14일
(11) 등록번호 10-1462156
(24) 등록일자 2014년11월10일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
G01S 7/292 (2006.01) G01S 7/41 (2006.01)
G01S 13/34 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2013-0040832
(22) 출원일자 2013년04월15일
심사청구일자 2013년04월15일
(65) 공개번호 10-2014-0123696
(43) 공개일자 2014년10월23일
(56) 선행기술조사문헌
JP10197620 A
JP09049872 A
KR1020090089072 A
KR1020090097278 A
(73) 특허권자
(주)신동디지텍
부산광역시 동구 중앙대로180번길 12 (초량동)
(72) 발명자
장철순
부산광역시 해운대구 마린시티2로 33, 101동 520
9호(우동, 해운대두산위브더제니스)
(74) 대리인
오세국
전체 청구항 수 : 총 5 항 심사관 : 정소연
(54) 발명의 명칭 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법
(57) 요 약
레이더에서 수신된 아날로그 신호에서 노이즈신호를 제거하여 신호처리 속도가 향상되며, 탐지체의 영상화질이
개선되도록, 본 발명은 레이더 안테나를 통해 송신된 송신신호가 탐지체에 의해 반사되어 돌아온 진폭과 주기를
가진 에코신호를 수신하는 제1단계; 상기 에코신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 지연신호로 저장하는 제2단계;
및 상기 에코신호와 상기 지연신호의 교점을 산출하되, 산출된 최대값 교점의 신호강도가 기설정된 제1오프셋값
이하인 제1조건 및 기설정된 선행 기준점에서 상기 산출된 최대값 교점까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화
량의 기울기가 기설정된 기울기 이상인 제2조건에 해당되는 신호를 필터링하여 보정신호를 산출하여 출력하는 제
3단계를 포함하는 레이더 신호처리장치 및 그의 노이즈신호 제거방법을 제공한다.
대 표 도 - 도3
등록특허 10-1462156
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특허청구의 범위
청구항 1
레이더 안테나를 통해 송신된 송신신호가 탐지체에 의해 반사되어 돌아온 진폭과 주기를 가진 에코신호를 수신
하는 제1단계;
상기 에코신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 지연신호로 저장하는 제2단계; 및
상기 에코신호와 상기 지연신호의 교점을 산출하되, 산출된 최대값 교점의 신호강도가 기설정된 제1오프셋값 이
하인 제1조건 및 기설정된 선행 기준점에서 상기 산출된 최대값 교점까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량
의 기울기가 기설정된 기울기 이상인 제2조건에 해당되는 신호를 필터링하여 보정신호를 산출하여 출력하는 제3
단계를 포함하는 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 제3단계에서 상기 선행 기준점은 상기 제1오프셋값보다 낮게 설정된 제2오프셋 값에 대응되는 라인과 상기
에코신호 및 상기 지연신호 중 어느 하나와의 선행하는 교점으로 설정됨을 특징으로 하는 레이더 신호처리장치
의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법.
청구항 3
제 1 항에 있어서,
상기 제1단계에는 수신된 상기 에코신호에서 신호강도가 기설정된 제3오프셋값 이하인 신호를 필터링하는 단계
와,
상기 에코신호의 변곡점을 산출하되, 상기 산출된 변곡점에서 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울기가
음에서 양으로 변하는 지점부터 순차적으로 제1변곡점, 제2변곡점 및 제3변곡점으로 산출하여 저장하는 단계와,
상기 제1변곡점과 상기 제2변곡점의 신호강도 값 변화량이 기설정된 보정치 이하이거나 상기 제2변곡점과 상기
제3변곡점의 신호강도 값 변화량이 기설정된 보정치 이하이면 상기 제1변곡점과 상기 제3변곡점의 평균값을 산
출하여 상기 제2변곡점에 산출된 평균값을 대입하여 보정하는 단계와,
상기 제2변곡점에 상기 산출된 평균값을 대입하여 보정하면, 상기 제3변곡점을 상기 제1변곡점으로 저장하고,
순차적으로 산출되는 후행 변곡점을 상기 제2변곡점 및 상기 제3변곡점으로 저장하는 단계를 더 포함함을 특징
으로 하는 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법.
청구항 4
제 1 항에 있어서,
상기 보정신호는 상기 제1조건에 해당되는 신호를 필터링한 제1보정신호와 상기 제2조건에 해당되는 신호를 필
터링한 제2보정신호를 합산하여 산출됨을 특징으로 하는 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈
신호 제거방법.
청구항 5
레이더 안테나를 통해 송신된 송신신호가 탐지체에 의해 반사되어 돌아온 진폭과 주기를 가진 에코신호를 수신
하는 신호수신부;
상기 에코신호를 기설정된 시간만큼 주기를 지연하여 지연신호로 저장하고, 상기 에코신호와 상기 지연신호의
교점을 산출하되, 산출된 최대값 교점의 신호강도가 기설정된 제1오프셋값 이하인 제1조건 및 기설정된 선행 기
준점에서 상기 산출된 최대값 교점까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울기가 기설정된 기울기 이상
인 제2조건에 해당되는 신호를 필터링하여 보정신호를 산출하여 출력하는 신호처리부;
상기 에코신호가 저장되는 제1버퍼;
등록특허 10-1462156
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상기 지연신호가 저장되는 제2버퍼; 및
상기 제1조건과 상기 제2조건에 해당되는 신호를 모두 필터링하여 산출된 보정신호를 저장하는 임시저장부를 포
함하는 레이더 신호처리장치.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 레이더 신호처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이더에서 수신된 신호에서 탐지체에 대한[0001]
정보가 포함되지 않은 신호를 효율적으로 제거하여 신호처리 속도가 향상되며, 연산장치의 과부하를 방지하여
사용전력이 절감되는 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에 관한 것이다.
배 경 기 술
일반적으로, 레이더는 전자기파를 방출하고 해당 영역 내의 물체에 의해 반사되는 반사파를 수신하여 목표물의[0002]
존재와 그 거리를 탐지하는 감지장치로서, 이러한 레이더는 전파 형태에 따라 연속파 레이더(continuous wave
RADAR)를 사용하는 도플러 레이더(Doppler RADAR)와 주파수 변조 연속파(frequency modulation continuous
wave, FMCW) 레이더, 펄스파 레이더(pulse wave RADAR)를 사용하는 펄스 도플러 레이더(pulse Doppler RADAR)
와 펄스 압축 레이더(pulse compression RADAR)가 있다.
한편, 레이더 안테나를 통해 송신된 송신신호가 탐지체에 의해 반사되어 돌아온 에코신호는 신호의 주파수, 신[0003]
호폭, 신호세기 등의 주파수적 특성과 신호도착방향, 신호도착시간 등의 시공간적 특성으로 분석할 수 있다.
이때, 레이더 신호처리장치는 상기 에코신호의 특성을 이용하여 탐지체의 위치나 운동 상태 등의 변수를 최대한[0004]
정확하고 빠르게 추출해 내기 위한 알고리즘과 이를 실시간 적으로 빠르게 처리할 수 있는 고속 프로세서를 탑
재한 처리보드를 말한다.
도 1은 종래의 레이더 신호처리 장치에서 노이즈 신호를 제거하는 방법을 나타낸 예시도이다.[0005]
도 1에서 보는 바와 같이, 레이더 안테나를 통해 수신된 에코신호(11)는 시간에 따라 수신된 신호의 세기로 나[0006]
타낼 수 있다. 여기서, 상기 에코신호(11)에는 탐지체에 대한 정보를 가지는 신호(11)가 포함된다. 이때, 탐지
체에 대한 신호는 탐지체의 속도에 따라 신호주기(h)가 변화하고, 탐지체의 거리에 따라 신호강도(v)가 변화하
게 된다.
또한, 상기 에코신호(11)에는 상기 탐지체에 대한 정보(11) 외에도 기타 전파원으로 발생하는 간섭신호나 레이[0007]
더 장치 내에서 전파 증폭으로 발생되는 오차, 지형이나 해수면 등에서 발생하는 산란으로 인한 클러터 등의 노
이즈 신호(12,13)가 포함되어, 상기 에코신호(11)를 영상신호로 변환하고, 탐지체의 특성을 분석하는 데 과부하
가 발생하여 처리속도가 저하되며, 변환된 영상신호의 해상도나 화질이 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 종래에는 상기 노이즈신호(12,13)를 제거하기 위해 기설정된 신호강도를 기준으로 오프셋(1)을 형성하여,[0008]
상기 오프셋(1) 이하의 신호강도를 가진 신호를 노이즈 신호(13)로 판단하여 제거하고 있다.
하지만, 상기 오프셋(1) 이상의 신호강도를 가진 노이즈 신호(12)의 경우에는 여전히 탐지체에 대한 정보를 포[0009]
함하는 신호로 남아 있어, 신호처리 속도를 저하시킬 뿐만 아니라 화상신호의 해상도와 화질을 저하시키는 문제
점이 있었다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 한국 공개특허 제10-2003-0079690호 [0010]
발명의 내용
해결하려는 과제
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 레이더에서 수신된 에코신호에서 노이즈신호를 제거하여 신[0011]
등록특허 10-1462156
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호처리 속도가 향상되며, 에코신호를 통해 복원된 탐지체의 영상화질이 개선된 레이더 신호처리장치의 제2오프
셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
과제의 해결 수단
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 레이더 안테나를 통해 송신된 송신신호가 탐지체에 의해 반사되어[0012]
돌아온 진폭과 주기를 가진 에코신호를 수신하는 제1단계; 상기 에코신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 지연신
호로 저장하는 제2단계; 및 상기 에코신호와 상기 지연신호의 교점을 산출하되, 산출된 최대값 교점의 신호강도
가 기설정된 제1오프셋값 이하인 제1조건 및 기설정된 선행 기준점에서 상기 산출된 최대값 교점까지의 시간변
화량에 따른 신호강도 변화량의 기울기가 기설정된 기울기 이상인 제2조건에 해당되는 신호를 필터링하여 보정
신호를 산출하여 출력하는 제3단계를 포함하는 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거
방법을 제공한다.
여기서, 상기 제3단계에서 상기 선행 기준점은 상기 제1오프셋값보다 낮게 설정된 제2오프셋 값에 대응되는 라[0013]
인과 상기 에코신호 및 상기 지연신호 중 어느 하나와의 선행하는 교점으로 설정됨이 바람직하다.
또한, 상기 제1단계에는 수신된 상기 에코신호에서 신호강도가 기설정된 제3오프셋값 이하인 신호를 필터링하는[0014]
단계와, 상기 에코신호의 변곡점을 산출하되, 상기 산출된 변곡점에서 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기
울기가 음에서 양으로 변하는 지점부터 순차적으로 제1변곡점, 제2변곡점 및 제3변곡점으로 산출하여 저장하는
단계와, 상기 제1변곡점과 상기 제2변곡점의 신호강도 값 변화량이 기설정된 보정치 이하이거나 상기 제2변곡점
과 상기 제3변곡점의 신호강도 값 변화량이 기설정된 보정치 이하이면 상기 제1변곡점과 상기 제3변곡점의 평균
값을 산출하여 상기 제2변곡점에 산출된 평균값을 대입하여 보정하는 단계와, 상기 제2변곡점에 상기 산출된 평
균값을 대입하여 보정하면, 상기 제3변곡점을 상기 제1변곡점으로 저장하고, 순차적으로 산출되는 후행 변곡점
을 상기 제2변곡점 및 상기 제3변곡점으로 저장하는 단계를 더 포함함이 바람직하다.
그리고, 상기 보정신호는 상기 제1조건에 해당되는 신호를 필터링한 제1보정신호와 상기 제2조건에 해당되는 신[0015]
호를 필터링한 제2보정신호를 합산하여 산출됨이 바람직하다.
한편, 레이더 안테나를 통해 송신된 송신신호가 탐지체에 의해 반사되어 돌아온 진폭과 주기를 가진 에코신호를[0016]
수신하는 신호수신부; 상기 에코신호를 기설정된 시간만큼 주기를 지연하여 지연신호로 저장하고, 상기 에코신
호와 상기 지연신호의 교점을 산출하되, 산출된 최대값 교점의 신호강도가 기설정된 제1오프셋값 이하인 제1조
건 및 기설정된 선행 기준점에서 상기 산출된 최대값 교점까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울기
가 기설정된 기울기 이상인 제2조건에 해당되는 신호를 필터링하여 보정신호를 산출하여 출력하는 신호처리부;
상기 에코신호가 저장되는 제1버퍼; 상기 지연신호가 저장되는 제2버퍼; 및 상기 제1조건과 상기 제2조건에 해
당되는 신호를 모두 필터링하여 산출된 보정신호를 저장하는 임시저장부를 포함하는 레이더 신호처리장치를 제
공한다.
발명의 효과
상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.[0017]
첫째, 상기 에코신호와 상기 에코신호를 기설정된 시간으로 지연한 상기 지연신호의 교점을 산출하되, 산출된[0018]
최대값 교점의 신호강도가 기설정된 제1오프셋값 이하인 제1조건 및 기설정된 선행 기준점에서 상기 산출된 최
대값 교점까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울기가 기설정된 기울기 이상인 제2조건에 해당되는
신호를 필터링하므로 높은 신호강도의 노이즈픽을 제거할 수 있어, 신호처리의 연산량을 감소시키고 제품의 과
부하를 방지하여 처리속도가 향상될 수 있다.
둘째, 상기 제1조건 및 상기 제2조건의 해당하는 신호를 필터링하므로 낮은 신호강도의 원거리 탐지체픽을 복원[0019]
할 수 있어 탐지체에 대한 탐지 정확도가 향상됨에 따라 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.
셋째, 상기 에코신호의 변곡점을 산출하되, 상기 제1변곡점과 상기 제2변곡점의 신호강도 값 변화량이 기설정된[0020]
보정치 이하이거나 상기 제2변곡점과 상기 제3변곡점의 신호강도 값 변화량이 기설정된 보정치 이하이면 상기
제1변곡점과 상기 제3변곡점의 평균값을 산출하여 상기 제2변곡점에 산출된 평균값을 대입하여 보정하여 상기
에코신호가 단순화됨에 따라 이후에 연계되는 노이즈신호 제거단계에서 연산량이 감소되므로 노이즈신호를 실시
간으로 제거하여 신호처리 속도가 향상될 수 있다.
등록특허 10-1462156
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도면의 간단한 설명
도 1은 종래의 레이더 신호처리 장치에서 노이즈 신호를 제거하는 방법을 나타낸 예시도.[0021]
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리 장치를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리 장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법을 나타
낸 흐름도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서 에
코신호의 탐지체픽을 보정하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서 에
코신호의 탐지체픽을 보정하는 방법을 나타낸 예시도.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서 제1
조건을 나타낸 예시도.
도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서 제2
조건을 선행 기준점을 설정하는 방법을 나타낸 예시도.
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서 따
른 레이더 신호처리 장치에서 보정신호를 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서
제2조건의 선행 기준점을 설정하는 방법을 나타낸 예시도.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호처리장치 및 그의 노이즈신호 제[0022]
거방법을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리 장치를 나타낸 블록도이다. [0023]
도 2에서 보는 바와 같이, 상기 레이더 신호처리 장치는 신호수신부(10), 신호처리부(20), 제1버퍼(40), 제2버[0024]
퍼(50), 그리고 임시저장부(30)를 포함한다. 여기서, 상기 레이더 신호처리는 레이더 안테나에서 전자기파 또는
음파 등의 파동매체를 발신하여 탐지체에 의해 반사되어 돌아온 진폭과 주기를 가진 에코신호에서 탐지체의 존
재와 위치, 운동상태 등의 특성을 추출하는 절차를 말한다.
한편, 상기 신호수신부(10)는 상기 에코신호를 수신하는 전자장비로, 수신된 에코신호를 수신하여 제1버퍼(40)[0025]
에 저장한다. 이때, 상기 에코신호는 발신된 신호의 강도와 탐지체의 거리 혹은 방해전파 등 여러가지 환경조건
으로 신호강도가 약해질 수 있으므로, 상기 에코신호의 신호강도를 증폭하는 증폭장치가 구비됨이 바람직하다.
그리고, 수신된 에코신호는 소정의 형태, 예를 들면, 입력 신호에 대해서 시간에 따른 입력신호의 반복주기 또[0026]
는 시간에 따른 주파수 값으로 이루어진 형태의 디지털 입력 신호로 재배열될 수 있다. 이때, 상기 수신되는 입
력 신호 중 수신감도를 초과하는 신호에 대해서도, 입력 펄스 신호의 세기, 주파수, 방위, 신호 폭, 신호 도착
시간 등을 측정하여 미리 설정된 디지털 비트맵의 형태로 저장할 수 있다.
한편, 상기 신호처리부(20)는 수신된 에코신호에서 에너지의 산란을 이용한 탐지체의 존재 파악, 분극성 혹은[0027]
편광성을 이용한 물체의 종류 및 특성 구분, 물체와의 거리 식별, 도플러 효과를 이용한 탐지체의 움직임 등을
식별하는 장치이다. 여기서, 상기 신호처리부(20)에는 상기 에코신호에서 파악하고자하는 정보를 정확하고 빠르
게 추출해 내기 위한 알고리즘과 이를 실시간 적으로 빠르게 처리할 수 있는 고속 프로세서가 구비됨이 바람직
하다.
그리고, 상기 신호처리부(20)는 상기 에코신호에 포함된 탐지체의 정보를 분석하는데 불필요한 정보를 제거하여[0028]
연산속도를 향상시키고, 분석된 정보의 정확성을 향상하기 위해 노이즈신호를 필터링한다.
이때, 에코신호를 기설정된 시간만큼 주기를 지연하여 지연신호로 저장한다. 그리고, 상기 지연신호는 상기 제2[0029]
버퍼(50)에 저장되어 상기 신호처리부(20)의 자료요청에 따라 인출되어 사용됨이 바람직하다.
또한, 상기 신호처리부(20)는 상기 에코신호와 상기 지연신호의 교점을 산출하되, 산출된 최대값 교점의 신호강[0030]
등록특허 10-1462156
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도가 기설정된 제1오프셋값 이하인 제1조건과 상기 산출된 최대값 교점에 대한 기준점으로부터의 각도가 기설정
된 각도 이상인 제2조건에 모두 해당되는 신호를 필터링하여 보정신호를 산출하여 출력한다.
이때, 상기 신호처리부(20)의 연산에 따라 생성된 상기 제1조건에 필터링되는 신호, 상기 제2조건에 필터링되는[0031]
신호 등의 중간정보는 상기 임시저장부(30)에 저장됨이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리 장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법을 나타[0032]
낸 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호
제거방법에서 에코신호의 탐지체픽을 보정하는 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른
레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서 에코신호의 탐지체픽을 보정하는 방법
을 나타낸 예시도이며, 도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이
즈신호 제거방법에서 제1조건을 나타낸 예시도이며, 도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리장치의
제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서 제2조건을 선행 기준점을 설정하는 방법을 나타낸 예시도이며,
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서 따
른 레이더 신호처리 장치에서 보정신호를 나타낸 예시도이다.
도 3 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 상기 레이더 신호처리장치(100)은 레이더 안테나를 통해 송신된 송신신호[0033]
가 탐지체에 의해 반사되어 돌아온 진폭과 주기를 가진 에코신호(21)가 수신되면(s10), 상기 에코신호(21)에 포
함된 탐지체에 대한 정보를 분석하기 위한 일련의 처리단계를 수행하게 된다.
여기서, 상기 에코신호(21)는 낮은 신호강도 값을 형성하면서 랜덤한 주기로 나타나는 바닥노이즈(25)와 높은[0034]
신호강도 값을 형성하면서 좁은 주기로 나타나는 노이즈픽(23), 그리고 탐지체에 대한 특성을 포함하여 높은 신
호강도 값을 형성하면서 비교적 넓은 주기로 나타나는 탐지체픽(22,24)으로 형성된다. 이때, 상기 주기는 신호
강도가 높아지다가 감쇠되어 사라지는 시간을 말하며, 상기 진폭은 하나의 주기에서 가장 높은 값과 가장 낮은
값의 차이로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 에코신호(21)의 개별 신호(22,23,24)는 상기 에코신호(21)의 시간변화량과 신호강도 변화량에서[0035]
도출된 파동함수의 미분 값이 음에서 양으로 변화는 지점으로 구분됨이 바람직하다.
상세히, 상기 에코신호(21)의 상기 탐지체픽(22,24)이나 상기 노이즈픽(23)은 각각의 주기를 가진 개별 신호로[0036]
구분될 수 있다. 또한, 상기 신호처리부(도 2의 20)는 상기 에코신호(21)의 신호강도 변화량과 시간변화량을 변
수로 가지는 파동함수를 도출할 수 있다. 이때, 산출된 파동함수를 미분하여 미분 값이 음에서 양으로 변화하는
0의 값 지점의 시간 값을 개별 신호의 시작시각으로 판단하고, 양에서 음으로 변화하는 0의 값 지점을 지나 다
시 음에서 양으로 변화하는 0의 값 지점의 시간 값을 개별 신호의 종료 시각으로 판단하여 구분함이
바람직하다.
이에 따라, 상기 에코신호(21)의 연속적인 파형을 복수 개의 구분되는 신호로 구분하여, 개별 신호를 탐지체의[0037]
정보가 포함된 신호인지 클러터나 방해전파로 인한 신호인지 판단하는 일련의 절차를 수행할 수 있다.
한편, 실제 레이더 장치에서 수신된 상기 에코신호(21)는 하나의 주기에서 신호강도가 증가했다가 감소되는 완[0038]
전한 곡선형태가 아니라, 하나의 주기에서 신호강도가 증감을 반복하는 지그재그 형태로 나타날 수 있다.
상세히, 도 4 내지 도 5를 참조하면, 상기 에코신호(21)의 주기를 판단하기 위해서 하나의 주기에서 신호강도의[0039]
증감을 반복하는 지그재그 형태의 곡선에서 신호강도의 평균값을 산출하여 완전한 곡선형태로 보정하는 단계가
더 포함될 수 있다.
먼저, 상기 에코신호(21)가 수신되면(s10), 수신된 상기 에코신호(21)에서 신호강도가 기설정된 제3오프셋 값[0040]
(7) 이하인 신호를 필터링한다(s11). 여기서, 상기 기설정된 제3오프셋 값(7)은 실험을 통해 실제 레이더에서
나타나는 바닥노이즈(25)의 최대 신호강도 값을 측정하여, 원거리에서 반사된 탐지체픽(22)의 신호강도 값 이하
인 수치로 설정함이 바람직하다. 이를 통해, 후속적인 신호처리 단계에서 신호연산량이 감소되어 기본적인 신호
처리 속도가 향상될 수 있다.
그리고, 상기 에코신호(21)의 변곡점을 산출하고, 상기 산출된 변곡점에서 시간변화량에 따른 신호강도 변화량[0041]
의 기울기가 음에서 양으로 변하는 지점부터 순차적으로 제1변곡점, 제2변곡점 및 제3변곡점으로 산출하여 저장
한다(s12).
이때, 상기 신호처리부(도 2의 20)에서 상기 에코신호(21)의 신호강도 변화량과 시간변화량을 변수로 하여 도출[0042]
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된 파동함수의 미분 값을 통해 상기 에코신호(21)의 변곡점을 산출할 수 있다.
그리고, 미분 값이 음에서 양으로 변화하는 0의 값 지점을 제1변곡점으로 산출하고, 양에서 음으로 변화하는 0[0043]
의 값 지점을 제2변곡점으로 산출하며, 다시 음에서 양으로 변화하는 0의 값 지점을 제3변곡점으로 산출한다.
물론, 상기 변곡점은 상기 에코신호(21)를 수치화하여 저장한 데이터베이스에서 산출하는 것도 가능하다. 이때,[0044]
상기 데이터베이스는 기설정된 시간간격으로 형성된 시각과 그 시각에 수신된 신호강도 수치를 포함하여 이루어
짐이 바람직하다.
예를 들면, 상기 기설정된 시간간격이 1초로 설정된 경우에 상기 데이터베이스에 저장된 테이블은 1초 90, 2초[0045]
91, 3초 90, 4초 89로 이루어질 수 있다. 이때, 시각이 1초에서 2초로 변할 때 90에서 91로 신호강도가 증가되
고 2초에서 3초로 변할 때 91에서 90으로 신호강도가 감소되므로, 각 시각별 신호강도 증감 수치를 통해 상기
변곡점을 산출할 수 있다.
한편, 상기 제1변곡점, 상기 제2변곡점 및 상기 제3변곡점이 산출되면(s12), 상기 제1변곡점과 상기 제2변곡점[0046]
의 신호강도 값 변화량이 기설정된 보정치 이하(s13)이거나 상기 제2변곡점과 상기 제3변곡점의 신호강도 값 변
화량이 기설정된 보정치 이하(s131)이면 상기 제1변곡점과 상기 제3변곡점의 평균값을 산출하여 상기 제2변곡점
에 산출된 평균값을 대입하여 보정한다(s14).
상세히, 원거리 탐지체픽(22)을 살펴보면, 상기 원거리 탐지체픽(22)은 하나의 탐지체에 대한 정보를 포함하지[0047]
만, 복수 개의 변곡점이 나타나게 된다. 이때, 상기 레이더 장치를 구동하여 도출된 관측결과에 따르면 상기 변
곡점은 탐지체의 특성에 따라 발생되는 것이 아니라 신호 수신 감도나 방해 전파의 영향으로 발생되는 것으로
정확한 탐지체의 특성 분석을 위해서 필터링되는 것이 바람직하다.
먼저, 상기 원거리 탐지체픽(22)의 첫 변곡점(22c)은 상기 원거리 탐지체픽(22)이 시작되는 지점이며, 기울기[0048]
변화량이 음에서 양으로 변화되는 지점으로 제1변곡점으로 산출된다. 그리고, 다음 변곡점(22a)는 기울기 변화
량이 양에서 음으로 변화되는 지점이며, 탐지체의 특성이 아닌 신호 수신 감도 이상이나 방해 전파의 영향으로
발생되므로 필터링될 지점으로 제2변곡점으로 산출된다. 또한, 그 다음 변곡점(22b)는 기울기 변화량이 다시 음
에서 양으로 변화되는 지점으로 제3변곡점으로 산출된다.
이때, 상기 원거리 탐지체픽(22)에 나타나는 제2변곡점(22b)은 제1변곡점(22c)과는 신호강도 값이 어느정도 차[0049]
이가 있지만, 제3변곡점(22b)과는 작은 신호강도 값 차이를 나타낸다.
반면, 노이즈픽(23)을 살펴보면, 노이즈픽의 제1변곡점(23b)와 제2변곡점(23a)의 신호강도 값 차이는 높은 수치[0050]
로 나타나고, 제2변곡점(23a)과 제3변곡점(23c)의 신호강도 값 차이 역시 높은 수치로 나타난다.
이처럼, 노이즈픽(23)의 변곡점 간의 차이가 높기 때문에 기설정된 보정치 이하의 조건에 해당되지 않아 보정되[0051]
지 않고, 상기 원거리 탐지체픽(22) 혹은 근거리 탐지체픽(24)의 제2변곡점은 상기 제1변곡점과 상기 제3변곡점
의 평균값으로 대입되어 보정되므로, 상기 에코신호(21)가 단순화됨에 따라 이후에 연계되는 노이즈신호 제거단
계에서 연산량이 감소될 수 있다.
그리고, 상기 제2변곡점에 상기 산출된 평균값을 대입하여 보정하면(s14), 상기 제3변곡점을 상기 제1변곡점으[0052]
로 저장하고, 순차적으로 산출되는 후행 변곡점을 상기 제2변곡점 및 상기 제3변곡점으로 저장한다(s15). 이는,
차번 변곡점에 대한 보정을 순차적으로 실시하기 위한 단계로 해당 제2변곡점이 보정된 후 실시간으로 다음 변
곡점에 대한 보정을 실시할 수 있다.
이처럼, 상기 에코신호가 완전한 곡선형태로 보정되면, 후행 연산단계에서 교점을 산출하고 노이즈신호를 필터[0053]
링하는 연산이 더욱 간소화되어 연산처리 속도가 향상될 수 있다.
한편, 상기 에코신호(21)를 기설정된 시간만큼 주기를 지연하여 지연신호(26)로 저장한다(s20). 여기서, 상기[0054]
에코신호(21)는 파형을 보정하는 단계를 거쳐, 바닥 노이즈(25)가 제거되며 개별 주기의 신호(22,24)에서 변곡
점이 사라진 형태가 될 수 있다.
이때, 주기를 지연하여 상기 지연신호(26)를 생성하는 기설정된 시간은 상기 에코신호(21)를 통한 정보분석에[0055]
지장을 주지 않고, 실시간으로 탐지체의 정보를 획득할 수 있도록 0.5초 내지 2초 정도의 짧은 시간으로 설정됨
이 바람직하다.
즉, 상기 에코신호(21)를 상기 기설정된 시간만큼 지연하면, 상기 지연신호(26)는 상기 에코신호(21)와 동일한[0056]
파형을 가지되, 각 개별신호의 시작시각과 종료시각이 상기 기설정된 시간만큼 지연되어 위상이 변화된다.
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한편, 도 6을 참조하면, 상기 에코신호(21)에서 상기 지연신호(26)를 생성하면, 상기 에코신호(21)와 상기 지연[0057]
신호(26)의 교점을 산출하게 된다(s30). 상세히, 상기 에코신호(21)에서 개별 주기의 신호(22,23,24)는 상기 지
연신호(26)와의 위상차로 인해 교점(3,4,5)을 가지게 된다. 그리고, 근거리 탐지체픽(24)은 비교적 넓은 주기로
형성되기 때문에 산출된 상기 최대값 교점(5)은 기설정된 제1오프셋값(6) 이상에서 나타나게 되지만, 상기 노이
즈픽(23)은 좁은 주기로 잠시 나타났다가 사라지기 때문에 산출된 상기 최대값 교점(4)은 기설정된 제1오프셋값
(6) 이하에서 나타나게 된다.
이때, 상기 노이즈픽(23)은 산출된 최대값 교점(4)의 신호강도가 기설정된 제1오프셋값(6) 이하인 제1조건을 만[0058]
족하게 된다(s40). 이처럼, 상기 지연신호(26)와 산출된 교점을 통해 노이즈신호를 필터링하게 되면, 높은 신호
강도의 노이즈픽(23)를 필터링 대상에 포함시킬 수 있어, 전체적인 신호처리 연산량이 감소되므로 신호처리 속
도가 향상되어 실시간으로 더욱 정확한 탐지체에 대한 정보를 분석할 수 있다.
한편, 원거리에 위치된 탐지체에서 반사된 상기 에코신호의 탐지체픽(22)은 낮은 신호강도로 넓은 주기에 걸쳐[0059]
나타난다. 여기서, 상기 탐지체픽(22)은 제1조건을 만족하기 때문에, 제1조건만으로 노이즈를 제거하게 되면 원
거리 탐지체에 대한 정보가 제거되어 탐지체에 대한 정확한 정보를 분석할 수 없게 된다.
그러므로, 산출된 최대값 교점의 신호강도가 기설정된 제1오프셋값(6) 이하인 제1조건을 만족하면(s40), 기설정[0060]
된 선행 기준점에서 상기 산출된 최대값 교점까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울기가 기설정된
기울기 이상인 제2조건에 해당되는지 여부를 판단하여(s50), 상기 제1조건과 상기 제2조건의 AND 연산을 통해
두 조건을 모두 만족하는 신호를 노이즈신호로 필터링하게 된다(s60).
여기서, 기설정된 선행 기준점은 상기 산출된 최대값 교점까지의 기울기를 산출하는 데 기준이 되기 때문에, 상[0061]
기 선행 기준점이 변화하게 되면 산출된 최대값 교점까지의 기울기가 변화된다. 따라서, 노이즈신호를 필터링하
는 기준이 되는 상기 기설정된 기울기는 상기 선행 기준점을 설정하는 방법에 따라 설정치가 변화되는 것이 바
람직하다.
한편, 도 7을 참조하면, 제2조건에서의 상기 선행기준점은 상기 제1오프셋값보다 낮게 설정된 제2오프셋 값(8)[0062]
에 대응되는 라인과 상기 에코신호(21)의 선행하는 교점으로 설정될 수 있다.
여기서, 상기 제2오프셋 값(8)은 원거리에 위치된 탐지체에서 반사된 상기 에코신호(21)의 탐지체픽(22)과 상기[0063]
지연신호(26)의 탐지체픽(27)의 최대값 교점(3) 이하로 설정됨이 바람직하다.
상세히, 상기 제2오프셋 값(8)에서 타임라인과 평행하게 연장된 가상선을 그으면 상기 에코신호(21)의 탐지체픽[0064]
(22)과 2개의 교점이 형성되며 선행하는 교점(3a)을 상기 선행 기준점으로 설정할 수 있다.
이때, 상기 선행 기준점(3a)에서 상기 산출된 최대값 교점(3)까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울[0065]
기가 기설정된 기울기 이상인 제2조건에 해당되는지 여부를 판단하여, 전술된 상기 제1조건과 AND 연산을 통해
노이즈신호로 필터링한다.
예를 들면, 좁은 주기의 노이즈픽(23)은 시간변화에 따라 신호강도의 변화가 크기 때문에 선행 기준점(4a)에서[0066]
산출된 최대값 교점(4)까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울기(θ2)는 크게 나타나고, 넓은 주기의
원거리 탐지체픽(32에서는 시간변화에 따라 신호강도의 변화가 작기 때문에 선행 기준점(3a)에서 산출된 최대값
교점(3)까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울기(θ1)가 작게 나타난다.
여기서, 기울기를 비교하는 방법은 삼각함수를 이용할 수 있다. 즉, 상기 선행 기준점(3a,4a,5a)에서 상기 산출[0067]
된 최대값 교점(3,4,5)까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울기(θ1,θ2,θ3)는 선행 기준점
(3a,4a,5a)에서 상기 산출된 최대값 교점(3,4,5)까지의 신호강도 변화량을 시간변화량으로 나눈 값을 아크탄젠
트 함수로 처리하고, 기울기에 해당하는 각도를 산출하여 이를 코사인 함수에 대입한 값을 기준으로 비교될 수
있다.
즉, 상기 코사인 함수에 대입된 값은 0도에서 1의 값을 가지고 90도에서 0의 값을 가지기 때문에 기설정된 기울[0068]
기를 45도로 설정한다고 가정하면, 상기 코사인 함수에 대입한 값이 0.5 이하인 경우를 노이즈픽(23)으로 필터
링할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 상기 제1조건과 상기 제2조건에 해당되는 신호를 모두 해당되는 신호를 필터링하여[0069]
(s60) 보정신호(21a)를 산출하여 출력한다(s70).
여기서, 필터링이라는 말은 해당되는 신호를 상기 에코신호(21)에서 제거하고 제거된 부분은 개별 신호가 수신[0070]
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되지 않는 상태, 즉 시간변화에 따라 측정되는 신호강도의 변화가 없는 상태로 치환하여 보정함을 말한다. 예를
들면, 제거된 부분의 시간구간에는 상기 신호강도가 0 혹은 일정한 상수 값으로 치환되어 보정됨이 바람직하다.
상세히, 상기 제1조건과 상기 제2조건 중 하나만을 만족하는 원거리 탐지체픽(22)과 근거리 탐지체픽(24)는 노[0071]
이즈신호로 필터링되지 않고 상기 보정신호(21a)로 산출되어 출력된다.
이때, 일반적인 노이즈신호는 매우 짧은 주기로 형성되므로 상기 에코신호(21)를 지연하여, 상기 지연신호(26)[0072]
과의 교점을 산출하는 시간이 매우 짧다. 이에 따라, 상기 교점의 신호강도를 상기 제1오프셋값(8)과 비교하여
제1조건을 만족하는지 판단하고, 상기 최소값 교점에서 상기 최대값 교점까지의 기울기를 산출하여 제2조건을
만족하는지 판단하는 단계가 실질적으로 실시간에 이루어져 노이즈신호가 빠르게 필터링 될 수 있다.
물론, 상기 보정신호(21a)는 상기 제1조건에 해당되는 신호를 필터링한 제1보정신호와 상기 제2조건에 해당되는[0073]
신호를 필터링한 제2보정신호를 합산하여 산출될 수 있다.
여기서, 상기 에코신호(21)에서 상기 제1조건에 해당되는 신호를 필터링한 제1보정신호를 먼저 산출하고, 상기[0074]
에코신호(21)에서 상기 제2조건에 해당되는 신호를 필터링한 제2보정신호를 산출한다. 이때, 상기 제1보정신호
와 상기 제2보정신호에는 노이즈신호(23)는 포함되지 않으며, 상기 제1보정신호에는 원거리 탐지체픽(22)이 포
함되지 않는다.
따라서, 상기 제1보정신호에 상기 제2보정신호를 0R 연산으로 합산하여 산출하면 상기 에코신호(21)에서 상기[0075]
노이즈픽(23)을 제거하되, 근거리 탐지체픽(24)과 원거리 탐지체픽(22)이 포함된 보정신호(21a)를 산출할 수 있
다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더 신호처리장치의 제2오프셋 값을 활용한 노이즈신호 제거방법에서[0076]
제2조건의 선행 기준점을 설정하는 방법을 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는 상기 선행 기준점의 설정방법을
제외한 기본 구성은 전술된 일실시예와 동일하므로 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 9에서 보는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2조건에서의 선행 기준점은 상기 제1오프셋값보다[0077]
낮게 설정된 제2오프셋 값(8)에 대응되는 라인과 상기 지연신호(26)의 선행하는 교점(3b)으로 설정될 수도
있다.
상세히, 상기 제2오프셋 값(8)에서 타임라인과 평행하게 연장된 가상선을 그으면 상기 지연신호(21)의 탐지체픽[0078]
(22)에서 선행하는 교점(3b)을 산출할 수 있고 상기 교점(3b)을 상기 선행 기준점으로 설정할 수 있다.
이때, 상기 선행 기준점(3b)에서 상기 산출된 최대값 교점(3)까지의 시간변화량에 따른 신호강도 변화량의 기울[0079]
기가 기설정된 기울기 이상인 제2조건에 해당되는지 여부를 판단하여, 전술된 상기 제1조건과 AND 연산을 통해
노이즈신호(23)를 필터링한다.
여기서, 상기 선행 기준점을 선택하는 기준이 달라지더라도, 상기 노이즈신호를 추출하는 기설정된 기울기의 설[0080]
정치가 상기 선행 기준점을 선택하는 방법에 대응되도록 설정되기 때문에 상술된 상기 제2오프셋 값(8)에서 타
임라인과 평행하게 연장된 가상선과 상기 에코신호(21)의 탐지체픽(22)과 선행하는 교점(3a)을 선행 기준점으로
설정한 경우과 같은 결과를 추출할 수 있다.
예를 들면, 상기 제2오프셋 값(8)에서 타임라인과 평행하게 연장된 가상선과 상기 지연신호(26)의 선행하는 교[0081]
점(3b,4b,5b)을 선행 기준점으로 설정하는 경우의 기울기(θ5,θ6,θ7)은 상기 에코신호(21)와 선행하는 교점
(3a,4a,5a)을 선행 기준점으로 설정하는 경우의 기울기(θ1,θ2,θ3)보다 작게 나타난다.
따라서, 상기 제2오프셋 값(8)에서 타임라인과 평행하게 연장된 가상선과 상기 지연신호(26)의 선행하는 교점[0082]
(3b,4b,5b)을 선행 기준점으로 설정하는 경우는 상기 제2오프셋 값(8)에서 타임라인과 평행하게 연장된 가상선
과 상기 에코신호(21)의 선행하는 교점(3a,4a,5a)을 선행 기준점으로 설정하는 경우보다 낮은 설정치의 기설정
된 기울기를 노이즈신호 필터링에 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 노이즈신호로 추출되는 기설정된 기울기는 3b를 선행 기준점으로 설정하는 경우에는 40도로 설정하[0083]
고, 3a를 선행 기준점으로 설정하는 경우에는 45도로 설정할 수 있다.
물론, 노이즈신호로 추출되는 기울기는 40도 및 50도를 예로 들었지만, 정밀한 노이즈신호 추출을 위해서는 일[0084]
반적인 노이즈 필터링 이론 값과 실제 레이더 장비를 사용한 실험결과를 토대로 대응되는 기설정된 기울기의 설
정치를 산출하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 노이즈신호(23)를 필터링한 결과는 도 9와 같은 보정신호
(21a)로 나타날 수 있다.
등록특허 10-1462156
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이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구한 범[0085]
위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형실시되는 것은 가능하며,
이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
부호의 설명
11,22,24: 탐지체픽 12,23: 노이즈픽[0086]
25: 바닥노이즈 21: 에코신호
26: 지연신호 10: 신호수신부
20: 신호처리부 30: 임시저장부
40: 제1버퍼 50: 제2버퍼
도면
도면1
도면2
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도면3
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도면4
도면5
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도면6
도면7
도면8
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도면9
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