特許 7563805 水平間隔及び垂直間隔にて配置される複数のアンテナを含むレーダー装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】水平間隔及び垂直間隔にて配置される複数のアンテナを含むレーダー装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/02 20060101AFI20241001BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

G01S7/02 218

H01Q21/06

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023538758

(86)(22)【出願日】2020-12-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-12

(86)【国際出願番号】 KR2020019294

(87)【国際公開番号】W WO2022145513

(87)【国際公開日】2022-07-07

【審査請求日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】10-2020-0184677

(32)【優先日】2020-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】520107984

【氏名又は名称】ビットセンシング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】イ，ジェ ウン

(72)【発明者】

【氏名】イム，ヘ スン

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１５３８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５３８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７０５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２１６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４２９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１１７５７０３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００－１３／９５

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーダー装置において、
第１の水平間隔及び第１の垂直間隔に基づいて、対角線の方向に配置される複数の送信アンテナを含む送信アンテナ部と、
前記第１の水平間隔に基づいて配置される複数の受信アンテナを含む第１の受信アンテナグループ及び、前記第１の水平間隔に基づいて配置される複数の受信アンテナを含む第２の受信アンテナグループを含む受信アンテナ部と、
前記送信アンテナ部を通じて送信信号を送信し、前記受信アンテナ部を通じて対象体から反射された反射信号を受信する送受信部と、
前記受信された反射信号を処理して前記対象体に関する情報を導出する処理部と、
を含み、
前記第１の受信アンテナグループに含まれる少なくとも１つの前記受信アンテナ及び前記第２の受信アンテナグループに含まれる少なくとも１つの前記受信アンテナは交互に配置されており、
前記送信アンテナ部は、少なくとも２つ以上の送信アンテナグループを含み、各送信アンテナグループは、前記第１の水平間隔及び前記第１の垂直間隔に基づいて、対角線の方向に配置される複数の送信アンテナを含み、前記少なくとも２つ以上の送信アンテナグループに属した各グループは、前記受信アンテナ部に含まれる受信アンテナの個数及び前記第１の水平間隔に基づいて、互いに間隔を置いて配置される、レーダー装置。

【請求項2】

前記少なくとも２つ以上の送信アンテナグループは、誤差補償定数にさらに基づいて、互いに間隔を置いて配置され、
前記誤差補償定数は、０以上の定数である、請求項１に記載のレーダー装置。

【請求項3】

前記誤差補償定数が前記受信アンテナ部に含まれる受信アンテナの個数及び前記送信アンテナ部に含まれる送信アンテナの個数に基づいて決定される臨界値以上の偶数である場合、
互いに異なる送信アンテナグループに含まれる少なくとも２つの送信アンテナ間の位置がオーバーラップされる、請求項２に記載のレーダー装置。

【請求項4】

前記処理部は、前記オーバーラップされた少なくとも２つの送信アンテナに対応して受信された信号に基づいて、前記受信された反射信号に対する誤差補償を行う、請求項３に記載のレーダー装置。

【請求項5】

前記第１の受信アンテナグループに含まれる１つの受信アンテナと前記第２の受信アンテナグループに含まれる１つの受信アンテナは、第２の水平間隔にて互いに隣接するように配置される、請求項１に記載のレーダー装置。

【請求項6】

前記第１の水平間隔は、前記第２の水平間隔の少なくとも２倍以上の値である、請求項５に記載のレーダー装置。

【請求項7】

前記第１の受信アンテナグループに含まれる１つの受信アンテナと、前記第２の受信アンテナグループに含まれる１つの受信アンテナは、互いに隣接するように配置され、第２の垂直間隔に基づいて垂直の段差を形成するように配置される、請求項１に記載のレーダー装置。

【請求項8】

レーダー装置において、
第１の水平間隔及び第１の垂直間隔に基づいて、対角線の方向に配置される複数の送信アンテナを含む送信アンテナ部と、
前記第１の水平間隔に基づいて配置される複数の受信アンテナを含む第１の受信アンテナグループ及び、前記第１の水平間隔に基づいて配置される複数の受信アンテナを含む第２の受信アンテナグループを含む受信アンテナ部と、
前記送信アンテナ部を通じて送信信号を送信し、前記受信アンテナ部を通じて対象体から反射された反射信号を受信する送受信部と、
前記受信された反射信号を処理して前記対象体に関する情報を導出する処理部と、
を含み、
前記第１の受信アンテナグループに含まれる少なくとも１つの前記受信アンテナ及び前記第２の受信アンテナグループに含まれる少なくとも１つの前記受信アンテナは交互に配置されており、
前記第１の受信アンテナグループに含まれる１つの受信アンテナと、前記第２の受信アンテナグループに含まれる１つの受信アンテナは、互いに隣接するように配置され、第２の垂直間隔に基づいて垂直の段差を形成するように配置され、
前記第１の垂直間隔は、前記第２の垂直間隔の少なくとも２倍以上の値である、レーダー装置。

【請求項9】

レーダー装置において、
第１の水平間隔及び第１の垂直間隔に基づいて、対角線の方向に配置される複数の送信アンテナを含む送信アンテナ部と、
前記第１の水平間隔に基づいて配置される複数の受信アンテナを含む第１の受信アンテナグループ及び、前記第１の水平間隔に基づいて配置される複数の受信アンテナを含む第２の受信アンテナグループを含む受信アンテナ部と、
前記送信アンテナ部を通じて送信信号を送信し、前記受信アンテナ部を通じて対象体から反射された反射信号を受信する送受信部と、
前記受信された反射信号を処理して前記対象体に関する情報を導出する処理部と、
を含み、
前記第１の受信アンテナグループに含まれる少なくとも１つの前記受信アンテナ及び前記第２の受信アンテナグループに含まれる少なくとも１つの前記受信アンテナは交互に配置されており、
前記第１の受信アンテナグループに含まれる何れか１つの受信アンテナの下位グループは、前記第２の受信アンテナグループに含まれる何れか１つの受信アンテナの下位グループと互いに交互に配置されて第１の群集を形成し、
前記第１の受信アンテナグループに含まれる他の１つの受信アンテナの下位グループは、前記第２の受信アンテナグループに含まれる他の１つの受信アンテナの下位グループと互いに交互に配置されて第２の群集を形成し、
前記第１の群集に含まれる受信アンテナ及び前記第２の群集に含まれる受信アンテナは、前記受信アンテナ部に含まれる受信アンテナの個数、誤差補償定数、及び前記第１の水平間隔に基づいて、互いに間隔を置いて配置される、レーダー装置。

【請求項10】

前記第１の群集に含まれる受信アンテナ及び前記第２の群集に含まれる受信アンテナは、間隔補償定数にさらに基づいて、互いに間隔を置いて配置される、請求項９に記載のレーダー装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水平間隔及び垂直間隔にて配置される複数のアンテナを含むレーダー装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、レーダー装置は、電波の送受信を通じて、標的装置の距離、速度、及び角度の探知や追跡のために、高解像度の角度分解能を有するべきである。

【0003】

従来の自動車で使われていたレーダー装置は、自動車の走行方向へ方位角（ａｚｉｍｕｔｈ）軸と並ぶようにアンテナアレイが配列されていて、道路上に位置した対象物に対する角度を推定することができた。しかし、方位角軸にアンテナアレイが並ぶように配列されていれば、標高（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向に対する対象物の角度の検出が不可である。

【0004】

最近、標高方向に関する情報抽出のため、レーダー装置に水平方向に対するアンテナ、及び垂直方向に対するアンテナを追加に配列することで垂直角度を検出するアンテナパターンが用いられている。

【0005】

しかし、水平角度及び垂直角度の検出を別途に行う場合、同一距離及び同一速度上に多数の対象物が存在する場合、垂直角度及び水平角度の区分が曖昧であるとの問題がある（図１ａを参照）。

【0006】

このような問題を解決するためには、レーダー装置に２次元のアレイアンテナ配列（ｐｌａｎａｒ ａｒｒａｙ）を構成して、垂直角度及び水平角度を同時に抽出しなければならない。

【0007】

既存に具現されていた２次元のアレイアンテナ配列の場合、送信アンテナ及び受信アンテナが一体型になっているＴＲモジュールを用いるのが一般的であった（図１ｂを参照）。しかし、このようなＴＲモデルは、高価のハードウェアリソースが必要であり、自動車に割り当てられた７７ＧＨｚの高周波上では現在、具現が不可である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】韓国公開特許公報第２０１９－００５８０７２号（２０１９年５月２９日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためのものであって、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの効率的な配置を通じて、中長距離及び近距離の感知時に、水平及び垂直方向への角度分解能を向上させることができるレーダー装置を提供する。但し、本実施例が達成しようとする技術的課題は、上述の技術的課題に限定されるものではなく、また他の技術的課題が存在し得る。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した技術的課題を解決するための技術的手段として、本発明の第１の側面によるレーダー装置は、第１の水平間隔及び第１の垂直間隔に基づいて、対角線の方向に配置される複数の送信アンテナを含む送信アンテナ部と、前記第１の水平間隔に基づいて配置される第１の受信アンテナグループ及び第２の受信アンテナグループを含む受信アンテナ部と、前記送信アンテナ部を通じて送信信号を送信し、前記受信アンテナ部を通じて対象体から反射された反射信号を受信する送受信部と、前記受信された反射信号を処理して前記対象体に関する情報を導出する処理部と、を含むことができる。

【0011】

本発明の第２の側面によるレーダー装置は、第１の水平間隔に基づいて配置される第１の送信アンテナグループ及び第２の送信アンテナグループを含む送信アンテナ部と、前記第１の水平間隔及び第１の垂直間隔に基づいて、対角線の方向に配置される複数の受信アンテナを含む受信アンテナ部と、前記送信アンテナ部を通じて送信信号を送信し、前記受信アンテナ部を通じて対象体から反射された反射信号を受信する送受信部と、前記受信された反射信号を処理して前記対象体に関する情報を導出する処理部と、を含むことができる。

【0012】

上述した課題を解決するための手段は、単なる例示であり、本発明を制限する意図で解釈されてはならない。上述した例示的な実施例の他にも、図面及び発明の詳細な説明に記載された追加の実施例が存在し得る。

【発明の効果】

【0013】

上述した本発明の課題を解決するための手段の何れか１つによると、本発明は、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの効率的な配置を通じて、中長距離及び近距離の感知時、水平及び垂直方向への角度分解能を向上させることができる。

【0014】

なお、本発明は、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナが水平間隔及び垂直間隔にて水平の段差及び垂直の段差を有するように配置することで、水平方向及び垂直方向に物体情報を精密に感知できるような効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1a】従来のレーダー装置に関する問題点を説明するための図である。

【図1b】従来のレーダー装置に関する問題点を説明するための図である。

【図2】本発明の一実施例に係る、レーダー装置に対するブロック構成図である。

【図3a】本発明の一実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成及び平面（ｐｌａｎａｒ）アレイを示す実施例である。

【図3b】本発明の一実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成及び平面アレイを示す実施例である。

【図3c】本発明の一実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成及び平面アレイを示す実施例である。

【図4a】本発明の一実施例に係る、誤差補償定数によるアンテナの配列構成の例示図である。

【図4b】本発明の一実施例に係る、誤差補償定数によるアンテナの配列構成の例示図である。

【図4c】本発明の一実施例に係る、誤差補償定数によるアンテナの配列構成の例示図である。

【図5a】本発明の一実施例に係る、レーダー装置の信号波形及び垂直感知の結果を示す図である。

【図5b】本発明の一実施例に係る、レーダー装置の信号波形及び垂直感知の結果を示す図である。

【図6a】本発明の一実施例に係る、図３ａのアンテナの配列構成による等価状態を示す図である。

【図6b】本発明の一実施例に係る、図３ａのアンテナの配列構成による等価状態を示す図である。

【図7a】本発明の他の実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成及びアンテナの配列構成による等価状態を示す図である。

【図7b】本発明の他の実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成及びアンテナの配列構成による等価状態を示す図である。

【図7c】本発明の他の実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成及びアンテナの配列構成による等価状態を示す図である。

【図8a】本発明の他の実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成、平面（ｐｌａｎａｒ）アレイ及びアンテナの配列構成による等価状態を示す図である。

【図8b】本発明の他の実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成、平面アレイ及びアンテナの配列構成による等価状態を示す図である。

【図8c】本発明の他の実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成、平面アレイ及びアンテナの配列構成による等価状態を示す図である。

【図8d】本発明の他の実施例に係る、レーダー装置に含まれたアンテナの配列構成、平面アレイ及びアンテナの配列構成による等価状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下では、添付した図面を参照しながら、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の具現例及び実施例を詳しく説明する。ところが、本発明は様々な異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されるものではない。そして、図面において、本発明を明確に説明するために、説明とは関係ない部分は省略しており、明細書全体に亘って類似した部分に対しては類似した図面符号を付けている。

【0017】

本発明の明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているという場合、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで「電気的に連結」されている場合も含む。なお、ある部分が、ある構成要素を「含む」という場合、「含む」という場合、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0018】

本明細書において「部」とは、ハードウェアにより実現されるユニット（ｕｎｉｔ）、ソフトウェアにより実現されるユニット、両方を用いて実現されるユニットを含む。また、１つのユニットが２つ以上のハードウェアを用いて実現されても良く、２つ以上のユニットが１つのハードウェアにより実現されても良い。

【0019】

本明細書において、端末又はデバイスが行うと記述された動作や機能のうち一部は、当該端末又はデバイスと連結されたサーバにおいて代わりに行われても良い。それと同様に、サーバが行うと記述された動作や機能のうち一部も、当該サーバと連結された端末又はデバイスにおいて行われても良い。

【0020】

以下、添付の構成図または処理フローチャートを参考しながら、本発明の実施のための具体的な内容について説明する。

【0021】

図２は、本発明の一実施例に係る、レーダー装置２００に対するブロック構成図である。図２に示すように、レーダー装置２００は、送信アンテナ部２１０、受信アンテナ部２２０、送受信部２３０及び処理部２４０を含むことができる。

【0022】

レーダー装置２００は、車の特定の位置に装着され、送信アンテナ部２１０を通じて送信信号を送信した後、車の周辺にある対象体に反射して戻って来る受信信号を、受信アンテナ部２２０を通じて受信することで、対象体の存在有無、位置、方向、速度、またはサイズなどを感知することができる。

【0023】

レーダー装置２００は、感知された対象体の感知結果を、前方の車に対する衝突防止のために、または安全な車線変更のために用いることで、車システムを正確に制御することができる。

【0024】

送信アンテナ部２１０は、対象体の感知のために、送信信号を送信するための複数の送信アンテナを含むことができる。

【0025】

送信アンテナ部２１０は、少なくとも２つ以上の送信アンテナグループを含むことができる。ここで、各送信アンテナグループは、第１の水平間隔及び第１の垂直間隔にて、または第１の水平間隔及び第１の垂直間隔に基づいて、対角線の方向に配置される複数の送信アンテナを含むことができる。例えば、第１の水平間隔は２＊Ａであり、第１の垂直間隔は２＊Ｂであり得る。ここで、ＡとＢは、互いに同じ値（例えば、ＡとＢは０．５ラムダ）に設定されることができる。

【0026】

少なくとも２つ以上の送信アンテナグループに属した各グループは、受信アンテナ部２２０に含まれた受信アンテナの個数及び第１の水平間隔に基づいて、互いに間隔を置いて配置され得る。少なくとも２つ以上の送信アンテナグループは、誤差補償定数（例えば、自然数）にさらに基づいて、互いに間隔を置いて配置されることができる。例えば、送信アンテナグループ間の間隔は、［式１］に基づいて計算可能である。

【0027】

［式１］
送信アンテナグループ間の間隔＝（Ｎ－Ｋ）＊Ａ

【0028】

ここで、Ｎは、受信アンテナ部２２０に含まれた受信アンテナの個数であり、Ｋは、誤差補償定数であり、Ａは、第１の水平間隔／２である。

【0029】

図３ａは、レーダー装置２００に含まれたアンテナ装置の複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの配列構成の第１の例を示す例示図であり、図３ｃは、レーダー装置２００に含まれたアンテナ装置の複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの配列構成の第２の例を示す例示図である。

【0030】

図３ａに示すように、送信アンテナ部２１０は、第１の水平間隔２＊Ａ及び第１の垂直間隔２＊Ｂにて対角線の方向に配置されている第１の送信アンテナグループＴｘ１及び第２の送信アンテナグループＴｘ２を含むことができる。ここで、第１の送信アンテナグループＴｘ１及び第２の送信アンテナグループＴｘ２は、受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２の個数及び第１の水平間隔に基づいて、互いに間隔を置いて配置され得る。

【0031】

図３ｃに示すように、送信アンテナ部２１０は、第１の水平間隔２＊Ａ及び第１の垂直間隔２＊Ｂにて対角線の方向に配置されている複数の送信アンテナグループＴｘ１、Ｔｘ２、．．．、ＴｘＮから構成されることができる。ここで、複数の送信アンテナグループＴｘ１、Ｔｘ２、．．．、ＴｘＮの各々は、受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２の個数及び第１の水平間隔に基づいて、互いに間隔を置いて配置されることができる。

【0032】

図３ａに示すように、受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２の個数及び第１の水平間隔に基づいて、第１の送信アンテナグループＴｘ１及び第２の送信アンテナグループＴｘ２が互いに間隔を置いて配置される場合、図３ｃに比べて水平分解能は半分に低下され、垂直分解能は２倍向上することができる。

【0033】

図３ｃに示すように、受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２の個数及び第１の水平間隔に基づいて、複数の送信アンテナグループＴｘ１、Ｔｘ２、．．．、ＴｘＮが互いに間隔を置いて配置される場合、図３ａに比べて水平分解能が２倍向上され、垂直分解能は半分に性能が低下されることができる。

【0034】

このように、水平方向及び垂直方向に対するレーダー装置２００のアンテナ空間のサイズ変化（図３ａ及び図３ｃを参照）を通じて、水平分解能及び垂直分解能を調整することができる。

【0035】

受信アンテナ部２２０は、送信アンテナ部２１０から送信された送信信号が、周辺にある対象体により反射されて帰って来る受信信号を受信するための複数の受信アンテナを含むことができる。

【0036】

受信アンテナ部２２０は、第１の水平間隔にて、または第１の水平間隔に基づいて水平方向に並ぶように配置される第１の受信アンテナグループ及び第２の受信アンテナグループを含むことができる。すなわち、第１の受信アンテナグループに含まれた複数の受信アンテナは、水平方向に第１の水平間隔だけ離れて配列され、受信アンテナグループに含まれた複数の受信アンテナは、水平方向に第１の水平間隔だけ離れて配列され得る。

【0037】

図３ａ及び図３ｃに示すように、第１の受信アンテナグループＲｘ１に含まれた少なくとも１つの受信アンテナ、及び第２の受信アンテナグループＲｘ２に含まれた少なくとも１つの受信アンテナは、互いに交互に配置されることができる。すなわち、第１の受信アンテナグループＲｘ１の受信アンテナと第２の受信アンテナグループＲｘ２の受信アンテナの各々は、規則的にジグザグの形態に配置されることができる。

【0038】

例えば、受信アンテナ部２２０に含まれた複数の受信アンテナの個数が１２個の場合、第１の受信アンテナグループＲｘ１は６個の受信アンテナから構成され、第２の受信アンテナグループＲｘ２は６個の受信アンテナから構成され得る。

【0039】

第１の受信アンテナグループＲｘ１の１つの受信アンテナ及び第２の受信アンテナグループＲｘ２の１つの受信アンテナは、互いに隣接するように配置され、水平方向に第２の水平間隔に基づいて配置されることができる。ここで、第２の水平間隔は、第１の水平間隔の少なくとも１／２倍以上の値であり得る。ここで、第２の水平間隔はＡである。

【0040】

第１の受信アンテナグループＲｘ１に含まれた複数の受信アンテナは、水平方向に第１の水平間隔だけ離れて配列され、受信アンテナグループＲｘ２に含まれた複数の受信アンテナは、水平方向に第１の水平間隔だけ離れて配列されることができる。ここで、第１の水平間隔は第２の水平間隔の少なくとも２倍以上の値を有する。

【0041】

互いに隣接するように配置される第１の受信アンテナグループＲｘ１の１つの受信アンテナ、及び第２の受信アンテナグループＲｘ２の１つの受信アンテナは、互いに隣接するように配置され、第２の垂直間隔に基づいて垂直の段差を形成するように配置されることができる。ここで、第２の垂直間隔は、第１の垂直間隔の少なくとも１／２倍以上の値であり得る。ここで、第２の垂直間隔はＢである。

【0042】

上述したようなレーダー装置２００のアンテナ配列パターンを活用すれば、送信アンテナ部２１０及び受信アンテナ部２２０が互いに重なることなく配置可能になる。

【0043】

図３ａに示すようなアンテナの配列構成を通じて、多重入出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）の処理が行われば、図３ｂに示すような平面アンテナアレイの構成ができる。すなわち、図３ａに示すようなアンテナ配列構成を用いて多重入出力の仮想アレイ（ｖｉｒｔｕａｌ ａｒｒａｙ）を具現すれば、平面アンテナアレイを構成することができる。このような平面アンテナアレイの構成により、垂直方向及び水平方向に対する角度の検出を同時に行うことができる。

【0044】

図３ｂに示すように、平面アンテナアレイは、三角形の格子（ｔｒｉａｎｇｌｅ ｌａｔｔｉｃｅ）が連続した構造を有する。

【0045】

複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを有するイメージング（ｉｍａｇｉｎｇ）レーダー装置の多重入出力を構成することにおいて、本発明のアンテナの配列構成に、ユニフォーム線形アレイ（Ｕｎｉｆｏｒｍ ｌｉｎｅａｒ ａｒｒａｙ）を配置することで、サイドローブ（Ｓｉｄｅ＿ｌｏｂｅ）のレベルを改善することができる。

【0046】

一方、誤差補償定数（式１のＫ）が受信アンテナ部２２０に含まれた受信アンテナの個数及び送信アンテナ部２１０に含まれた送信アンテナの個数に基づいて決定される臨界値以上の偶数である場合、互いに異なる送信アンテナグループに含まれた少なくとも２つの送信アンテナ間の位置がオーバーラップされ得る。

【0047】

例えば、図４ａに示すように、受信アンテナ部２２０に含まれた受信アンテナの個数Ｎが１６個であり、誤差補償定数Ｋが０に設定されれば、第１の送信アンテナグループＴｘ１に含まれた複数の送信アンテナと、第２の送信アンテナグループＴｘ２に含まれた複数のアンテナと、の間の位置はオーバーラップされない。

【0048】

図４ｂに示すように、受信アンテナ部２２０に含まれた受信アンテナの個数Ｎが１６個であり、誤差補償定数Ｋが６に設定されれば、第１の送信アンテナグループＴｘ１に含まれた１つの送信アンテナ、及び第２の送信アンテナグループＴｘ２に含まれた１つの送信アンテナ間の位置がオーバーラップされる。

【0049】

図４ｃに示すように、受信アンテナ部２２０に含まれた受信アンテナの個数Ｎが１６個であり、誤差補償定数Ｋが８に設定されれば、第１の送信アンテナグループＴｘ１に含まれた２つの送信アンテナ、及び第２の送信アンテナグループＴｘ２に含まれた２つの送信アンテナ間の位置（例えば、水平上で位置）がオーバーラップされる。

【0050】

図４ｂ及び図４ｃに示すように、各送信アンテナグループにおける少なくとも２つの送信アンテナ間の位置をオーバーラップすることで、送信アンテナグループ別の送信信号に対応する反射信号に対する誤差が補償されることができる。ここで、オーバーラップされる２つの送信アンテナと対応して受信された信号は、物理的に同じポジションを有する信号に該当することができる。よって、該信号は、理論上に同位相を有するべきであるが、様々な外部環境要因によるノイズにより異なる値を有することができる。これにより、オーバーラップされる２つの送信アンテナと対応して受信された信号において誤差がない場合、同位相を有するという点を用いることで、誤差補償を行うことができる。例えば、２つの送信アンテナと対応して受信された各々の信号間の誤差補償定数（ａ＝（基準になる送信アンテナとオーバーラップされる送信アンテナと対応して受信された信号の位相値）／（基準になる送信アンテナと対応して受信された信号の位相値）を導出し、導出された誤差補償定数を基準になる送信アンテナとオーバーラップされる送信アンテナが含まれたアンテナグループに適用することで、誤差の補償を行うことができる。

【0051】

送受信部２３０は、送信アンテナ部２１０を通じて送信信号を送信し、受信アンテナ部２２０を通じて対象体から反射された反射信号を受信することができる。例えば、図５ａに示すように、送受信部１２０は、第１の送信方式（例えば、ｆａｓｔ－ｃｈｉｒｐ ＴＤＭＡ方式）を使って、送信アンテナ部２１０を通じて一定間隔にて送信信号を速く送信し、受信アンテナ部２２０を通じて対象体から反射された反射信号を受信することができる。

【0052】

処理部２４０は、対象体から反射された反射信号を処理して、対象体に関する情報を導出することができる。例えば、処理部２４０は、受信された反射信号を通じて対象体の高さ等のような垂直情報、及び対象体の幅等の水平情報を獲得することができる。例えば、図５ｂに示すように、処理部２４０は、反射された反射信号のサイズが最大である位置から、対象物の方位角及び標高方向に対する角度を推定することができる。

【0053】

仮想受信アンテナ形成部２５０は、処理部２４０により少なくとも２つ以上の送信アンテナグループを通じて多重入出力の処理を行う場合、受信アンテナ部２２０に含まれた複数の受信アンテナと同じ水平方向に、既に設定された水平間隔にて配置された仮想受信アンテナ部を形成することができる。

【0054】

例えば、第１の送信アンテナＴｘ１及び第２の送信アンテナＴｘ２を通じて、同じ送信信号が同時に送信されれば、送信信号に基づいて対象体から反射されて帰って来る受信信号を受信する受信アンテナの立場からは、同じ受信信号が空間的に水平方向に、既に設定された水平間隔（すなわち、第１の送信アンテナＴｘ１及び第２の送信アンテナＴｘ２間の離隔間隔Ｎ＊Ａ）だけ離隔された位置にシフトされて受信されることと同じ効果を有する。このようにシフトされた位置に生成された受信アンテナを、仮想受信アンテナＶＲｘと表現することができる。

【0055】

すなわち、第１の受信アンテナＲｘ１から既に設定された水平間隔だけ離隔された位置に第１の仮想受信アンテナＶＲｘ１が生成され、第２の受信アンテナＲｘ２から既に設定された水平間隔だけ離隔された位置に第２の仮想受信アンテナＶＲｘ２が生成されることができる。

【0056】

この際、第１の受信アンテナＲｘ１及び第２の受信アンテナＲｘ２と同じ水平方向に形成された第１の仮想受信アンテナＶＲｘ１及び第２の仮想受信アンテナＶＲｘ２間に、第１の受信アンテナＲｘ１及び第２の受信アンテナＲｘ２と対応されるように、垂直間隔にて垂直の段差が形成されることができる。

【0057】

結果的に、受信端では、第１の受信アンテナＲｘ１、第２の受信アンテナＲｘ２、第１の仮想受信アンテナＶＲｘ１、及び第２の仮想受信アンテナＶＲｘ２が形成されることで、２倍の水平面積に拡張された拡張開口性能を確保することができ、これを通じて、中長距離の対象体の水平情報を精密に測定することができ、水平方向情報に対する分解能または解像度を向上させることができる。

【0058】

なお、本発明は、垂直の段差が形成されている複数の受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２及び複数の仮想受信アンテナＶＲｘ１、ＶＲｘ２を通じて対象体を感知し、位相差を用いて対象体の垂直角度を感知及び推定することができる。

【0059】

補間部２６０は、複数の受信アンテナ及び複数の仮想受信アンテナに多重入出力の仮想アレイ補間法（ＭＩＭＯ Ｖｉｒｔｕａｌ Ａｒｒａｙ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を適用して、複数の受信アンテナ及び複数の仮想受信アンテナに該当する水平面積及び垂直面積内に三角のラテックスの形態に配置されたアンテナパターンを構成することができる。補間部２６０は、複数の受信アンテナに多重入出力の仮想アレイ補間法を適用することで、制限された受信チャンネル数において最大の放射開口部を確保することができる。

【0060】

ここで、多重入出力の仮想アレイ補間法を用いることで、各送信アンテナ及び受信アンテナ間の空間的な相手距離及び実際に受信された受信信号を、２次元の高速フーリエ変換（ＦＦＴ、Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行って、対象体の距離、速度の変化による周波数成分信号を抽出し、抽出された周波数成分信号から対象体の周波数に該当するパワー及び位相に関する情報を活用して、アンテナから実際に存在しない仮想アンテナのシグナルを類推することができる。

【0061】

図６ａは、第１の送信アンテナグループＴｘ１で１つの送信アンテナ、及び第２の送信アンテナグループＴｘ２で１つの送信アンテナを通じて多重入出力の処理が行われる時に形成される仮想受信アンテナ部ＶＲｘを示す図である。

【0062】

図６ｂは、第１の送信アンテナグループＴｘ１に含まれた複数の送信アンテナのうち、２個の送信アンテナを通じて多重入出力の処理が行われる時に形成される仮想受信アンテナ部ＶＲｘを示す図である。

【0063】

図７ａは、レーダー装置２００に含まれたアンテナ装置の複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの配列構成の第３の例を示す例示図であり、図７ｂは、レーダー装置２００に含まれたアンテナ装置の複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの配列構成の第４の例を示す例示図であり、図７ｃは、図７ｂのアンテナ配列構成による等価状態を示す図である。

【0064】

図３ａに該当するアンテナ配列構成の第１の例と、図７ａに該当するアンテナ配列構成の第３の例は、互いに送信アンテナの配列と受信アンテナの配列との順序が狂った構成に該当する。すなわち、第１の例の送信アンテナの配列は、第３の例の受信アンテナの配列と、その形態が対応されることができ、第１の例の受信アンテナの配列は、第３の例の送信アンテナの配列と、その形態が対応されることができる。このように、本発明は、送信アンテナ側及び受信アンテナ側の何れにも用いられ得るアンテナ配列構成を提案している。よって、第３の例におけるアンテナ配列構成及び信号処理に対する動作は、第１の例で説明したアンテナ配列構成及び動作を参考することができ、そのように行われることができる。

【0065】

ここで、図７ａは、図３ａの送信アンテナ部２１０に含まれた複数の送信アンテナと受信アンテナ部２２０に含まれた複数の受信アンテナ間の配置を変更したアンテナ配列構造を示す図である。

【0066】

図７ａに示すように、送信アンテナ部２１０は、第１の水平間隔に基づいて配置される第１の送信アンテナグループＴｘ１及び第２の送信アンテナグループＴｘ２を含むことができる。ここで、第１の送信アンテナグループＴｘ１に含まれた送信アンテナ及び第２の送信アンテナグループＴｘ２に含まれた送信アンテナが、互いに交互に間隔を置いて配置されることができる。

【0067】

互いに隣接するように配置される第１の送信アンテナグループＴｘ１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナグループＴｘ２の送信アンテナは、第２の水平間隔に基づいて配置されることができる。ここで、第２の水平間隔は第１の水平間隔の少なくとも１／２倍以上の値であることができる。

【0068】

互いに隣接するように配置される第１の送信アンテナグループＴｘ１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナグループＴｘ２の送信アンテナは、第２の垂直間隔に基づいて垂直の段差を形成するように配置されることができる。

【0069】

受信アンテナ部２２０は、第１の水平間隔及び第１の垂直間隔に基づいて、対角線の方向に配置される第１の受信アンテナグループＲｘ１及び第２の受信アンテナグループＲｘ２を含むことができる。ここで、第１の水平間隔は、第２の水平間隔の少なくとも２倍以上の値であり、第１の垂直間隔は第２の垂直間隔の少なくとも２倍以上の値であり得る。

【0070】

図７ｂに示すように、送信アンテナ部２１０は、第１の水平間隔２＊Ａ及び第１の垂直間隔２＊Ｂに基づいて、対角線の方向に配置されている第１の送信アンテナグループＴｘ１及び第２の送信アンテナグループＴｘ２から構成され得る。ここで、第１の送信アンテナグループＴｘ１及び第２の送信アンテナグループＴｘ２は、受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２の個数及び第１の水平間隔に基づいて、互いに離隔して配置され得る。例えば、第１の送信アンテナグループＴｘ１及び第２の送信アンテナグループＴｘ２間の間隔は、［式２］に基づいて計算されることができる。

【0071】

［式２］
送信アンテナグループＴｘ１、Ｔｘ２間の間隔＝（Ｎ／２－Ｋ）＊Ａ

【0072】

ここで、Ｎは、受信アンテナ部２２０に含まれた受信アンテナの個数であり、Ｋは、誤差補償定数であり、Ａは、第１の水平間隔／２である。

【0073】

受信アンテナ部２２０は、第１の受信アンテナグループＲｘ１及び第２の受信アンテナグループＲｘ２を含むことができる。具体的に、第１の受信アンテナグループＲｘ１に含まれた何れか１つの受信アンテナの下位グループＲｘ１＿１は、第２の受信アンテナグループＲｘ２に含まれた何れか１つの受信アンテナの下位グループＲｘ２＿１と、互いに交互に配置されて第１の群集を形成することができる。

【0074】

第１の受信アンテナグループＲｘ１に含まれた他の１つの受信アンテナの下位グループＲｘ１＿２は、前記第２の受信アンテナグループＲｘ２に含まれた他の１つの受信アンテナの下位グループＲｘ２＿２と、互いに交互に配置されて第２の群集を形成することができる。

【0075】

第１の群集に含まれた受信アンテナＲｘ１＿１、Ｒｘ２＿１及び第２の群集に含まれた受信アンテナＲｘ１＿２、Ｒｘ２＿２は、受信アンテナ部２２０に含まれた受信アンテナの個数、誤差補償定数、及び第１の水平間隔に基づいて、互いに間隔を置いて配置されることができる。

【0076】

第１の群集に含まれた受信アンテナＲｘ１＿１、Ｒｘ２＿１、及び第２の群集に含まれた受信アンテナＲｘ１＿２、Ｒｘ２＿２は、間隔補償定数にさらに基づいて、互いに間隔を置いて配置されることができる。

【0077】

例えば、第１の群集及び第２の群集間の間隔は、［式３］に基づいて計算されることができる。

【0078】

［式３］
第１の群集及び第２の群集間の間隔＝（Ｎ／２－Ｋ）＋１＊Ａ

【0079】

ここで、Ｎは、受信アンテナ部２２０に含まれた受信アンテナの個数であり、Ｋは、誤差補償定数であり、＋１は、間隔補償定数であり、Ａは、第１の水平間隔／２である。間隔補償定数は、ジグザグの形態に配列されたアンテナ配列構成に対する連続性を維持しながら、第１の群集及び第２の群集が物理的にオーバーラップされないようにする定数値に該当することができる。

【0080】

図７ｂに示すように、アンテナ配置変化を通じて、空間効率性を増加させることができる。

【0081】

図７ｃに示すように、誤差補償定数Ｋが０に設定された場合、送信アンテナグループＴｘ１で１つの送信アンテナ、及び第２の送信アンテナグループＴｘ２で１つの送信アンテナを通じて多重入出力の処理が行われる時、複数の仮想受信アンテナ部ＶＲｘ１＿１、ＶＲｘ１＿２、ＶＲｘ２＿１、ＶＲｘ２＿２が形成されることができる。

【0082】

図８ａは、レーダー装置２００に含まれたアンテナ装置の複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの配列構成の第５の例を示す例示図であり、図８ｂは、図８ａのアンテナ配列構成による平面アレイを示す図であり、図８ｃは、図８ａのアンテナ配列構成による等価状態を示す図であり、図８ｄは、レーダー装置２００に含まれたアンテナ装置の複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの配列構成の第６の例である。一方、第５の例のアンテナ配列構成及び第６の例のアンテナ配列構成は、第１の例及び第３の例のように、送信アンテナの配列と受信アンテナの配列が、その形態が、互いに順序が狂うように設計されることもできる。

【0083】

図８ａに示すように、送信アンテナ部２１０は、第１の水平間隔２＊Ａにて同じ線上に配置された複数の送信アンテナＴｘを含むことができる。

【0084】

受信アンテナ部２２０は、第２の水平間隔Ａ及び第２の垂直間隔Ｂに基づいて、第１の対角線の方向に配置される複数の受信アンテナＲｘを含むことができる。

【0085】

図８ａに示すようなレーダー装置２００のアンテナパターンを活用するようになれば、送信アンテナ部２１０及び受信アンテナ部２２０が互いに重ならないように配置可能である。

【0086】

図８ａに示すようなアンテナの配列構成を通じて多重入出力の処理が行われば、図８ｂに示すような平面アンテナアレイの構成が可能である。図８ｂに示すように、平面アンテナアレイは、三角形の格子（ｔｒｉａｎｇｌｅ ｌａｔｔｉｃｅ）が連続した構造を有する。

【0087】

図８ｃに示すように、複数の送信アンテナＴｘのうち、第１の送信アンテナ、第２の送信アンテナ、及び第３の送信アンテナを通じて多重入出力の処理が行われる時、複数の仮想受信アンテナ部ＶＲｘ１、ＶＲｘ２が形成されることができる。

【0088】

図８ｄに示すように、送信アンテナ部２１０は、第１の水平間隔２＊Ａにて同じ線上に配置された複数の送信アンテナＴｘを含むことができる。

【0089】

受信アンテナ部２２０は、第２の水平間隔Ａ及び第２の垂直間隔Ｂに基づいて、第２の対角線の方向に配置される複数の受信アンテナＲｘを含むことができる。

【0090】

本発明の一実施例は、コンピュータにより実行されるプログラムモジュールのようなコンピュータにより実行可能な命令語を含む記録媒体の形態に具現されても良い。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータによりアクセスできる任意の可用媒体であっても良く、揮発性及び不揮発性の媒体、分離型及び非分離型の媒体を全て含む。また、コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ格納媒体を含んでいても良い。コンピュータ格納媒体は、コンピュータ読み取り可能な命令語、データ構造、プログラムモジュール、又はその他のデータのような情報格納のための任意の方法又は技術に具現された揮発性及び不揮発性、分離型及び非分離型の媒体を全て含む。

【0091】

上述した本発明の説明は例示のためのものであり、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態に容易に変形可能であるということを理解できるはずである。それゆえ、前記した実施例は全ての面において例示的なものであり、限定的なものではないと理解すべきである。例えば、単一型で説明されている各構成要素は分散して実施されても良く、同様に、分散したものと説明されている構成要素も結合された形態で実施されても良い。

【0092】

本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、並びにその均等概念から導出される全ての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図5a】

【図5b】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図8d】