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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서는 차량용 레이더 센서를 구성하는 핵심기술 요소를  소개하고, 각국의 차량 충돌방지 레이더 센서 주파수 표준화 동향 및 개발현황과 향후 연구개발 방향을 살펴 보고자 한다.

제안 방법

• 차량용 레이더의 동작방식, 주파수 표준화 현황, 제품화 동향 및 향후 발전방향을 간략히 고찰하였다. 차량용 레이더는 여타의 다른 차량용 충돌방지 센서에 비해 오염, 날씨 등의 환경적 요소에 강인하고 타깃의 거리와, 각도, 속도 정보를 동시에 추출 가능하며 상대적으로 먼 거리에 존재하는 타깃에 대해서도 상대적으로 안정적인 검지가 가능하다는 장점이 존재한다.
• Δt가 결정되면 식(2)와 같이 표적의 거리값을 추출할 수 있다. 표적의 도플러 주파수는 N개의 송신펄스에 대한 동일 거리 빈의 데이터를 모아 FFT(Fast Fourier Transform)를 하여 주파수 성분을 분석하여 결정한다. 최종 도플러 주파수의 결정은 CFAR(Constant False Alarm Rate)알고리즘을 이용 하여 클러터 혹은 주변 노이즈 값에 적응적인 문턱치 (Threshold)를 결정하고, 이를 넘는 주파수 성분으로 결정된다.

대상 데이터

• 차량용 레이더는 송신기에서 안테나를 통해 방사된 전자파가 표적에 의해 반사되어 돌아오는 수신신호를 측정한다. 수신신호의 전력 P_r 식(1)과 같이 나타내며, 이를 레이더 방정식이라 부른다.

이론/모형

• 표적의 도플러 주파수는 N개의 송신펄스에 대한 동일 거리 빈의 데이터를 모아 FFT(Fast Fourier Transform)를 하여 주파수 성분을 분석하여 결정한다. 최종 도플러 주파수의 결정은 CFAR(Constant False Alarm Rate)알고리즘을 이용 하여 클러터 혹은 주변 노이즈 값에 적응적인 문턱치 (Threshold)를 결정하고, 이를 넘는 주파수 성분으로 결정된다.
• 최종 탐지 여부를 판단할 때 적응적 문턱치를 결정하는 방법으로 CFAR(Constant False Alarm Rate)[6]를 주로 사용한다. CFAR의 문턱치는 Test Cell 주변의 Guard Cell을 제외한 Reference Cell을 Average(CACFAR)하거나 Ordering(OS-CFAR)을 한 후 상수값 C 를 곱하여 최종 문턱치를 결정하게 되는데 상수값 C는 레이더 시스템에서 정하는 탐지확률과 False Alarm Rate에 의해 결정되는 값이다.
• 펄스레이더는 펄스의 송신 시점을 기준으로 표적에 의한 수신 지연시간Δt를 구하기 위하여, 거리 빈(Range Bin)을 사용한다.

성능/효과

• [12] 이러한 멀티모드 기능을 가진 3세대 레이더의 개발은 와 같이 기존 근거리와 장거리의 검지를 위해 2~3개의 레이더가 소요되던 것을 단일 레이더로 통합함으로써 ACC Stop & Go 기능을 단일 레이더에서 구현 가능하도록 하였고, 레이더 센서의 적용 범위를 기존 고급형 차종에서 중급의 차종으로 확대시켰을 뿐 아니라 레이더 장착에 소요되는 공간을 크게 축소시킴으로써 차량의 디자인 유연성 증대와 다수의 레이더 센서 장착에 따른 차량 냉각효율 저하의 문제를 일정정도 보완할 수 있다는데 의의를 가질 수 있다.

후속연구

• 타겟 추적 필터로는 주로 칼만 필터를 이용하는데, 칼만 필터는 측정 정보를 입력 받아 과거값을 기반으로 현재의 추정치를 생성해 주는 역할을 수행한다. 이를 통해 측정 결과를 보정하고 False Alarm 및 Ghost 타겟을 제거하며, 탐지확률을 높여 운전자에게 좀더 높은 신뢰도의 탐지 결과를 제공할 수 있다.
• 차량용 레이더는 반도체 기술의 발전에 따른 SiGe, CMOS기반의 집적화와 운용 주파수의 향상 그리고 신호처리 기술의 발전에 따라 급격히 소형화되고 있으며 단일 레이더를 이용하여 원, 근거리를 통합적으로 검지하고 차량 및 보행자 및 각종 도로상의 장애물을 사물을 구분 가능하도록 하기위한 통합형, 고해상도 레이더로 발전하고 있다. 차량에 의해 발생되는 사고로 인한 사회적 비용 감소를 위해 차량 안전 기준이 지속적으로 강화됨에 따라 향후 차량용 레이더는 차량 충돌방지 시스템을 구성하기 위한 필수 요소로 자리매김할 것으로 예상된다.

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
지능형 차량 충돌방지 안전 기술	지능형 차량 충돌방지 안전 기술이란?	지능형 차량 충돌방지 안전 기술은 지능형 교통시스템을 구현하기 위한 필수 기술로서 각종 차량 사고를 미연에 방지할 목적으로 개발된 각종 차량의 안전운행 관련 기술을 의미한다. 90년대 이후 IT기술의 급격한 발당에 따라 차량의 전장화가 급격하게 진행되었다.
레이더의 동작 방식	레이더의 동작 방식 중 연속파 레이더는 어떤 방식인가?	펄스 레이더는 레이더의 송수신에 펄스 신호를 이용하는 방식으로 펄스폭이 작아질수록 우수한 거리 분해능을 얻을 수 있다. 연속파 레이더는 송신신호가 시간에 대해 끊김 없이 연속적으로 출력되며 동시에 수신이 이루어지는 방식이다. 차량용으로는 속도와 더불어 거리를 측정해야 하므로 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 변조 방식이 주로 사용되고 있다.
차량용 레이더	차량용 레이더의 한계는?	차량용 레이더는 다양한 차량 충돌방지 시스템의 응용분야에 적용 가능하며 각각의 응용분야별로 다양한 탐지 거리, 거리 해상도, 탐지 각도 등이 요구되지만, 단일 레이더로 이러한 성능을 동시에 만족시키기는 매우 어렵다. 따라서 <그림 1> 와 같이 장거리 레이더 (Long Range Radar, LRR)와 단거리 레이더(Short Range Radar, SRR)를 조합하여 차량 안전 시스템의 개발이 이루어지고 있다.

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