물체 감지를 위한 단일 IF 방식의 CW 레이더 센서 개발 :Development of CW Radar Sensor Using Single IF Scheme for Object Detection

한병훈

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자료유형: 학위논문

저자정보: 한병훈 (한국기술교육대학교, 한국기술교육대학교 대학원)

지도교수: 오창헌

발행연도: 2016

저작권: 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

물체 감지를 위한 단일 IF 방식의 CW 레이더 센서 개발

한병훈 전기전자통신공학과 2016.01 학위논문

2015

단일 IF 방식 CW 레이더 센서의 방향 검출 알고리즘

한병훈 , 신현준 , 오창헌 한국정보통신학회논문지 2015.12 학술저널

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본 논문은 물체 감지용 CW 레이더 센서의 단가를 낮추기 위해 단일 IF 방식 레이더 센서에서 사용 가능한 움직이는 물체의 방향 검출 알고리 즘을 제안하고, CW 레이더 센서를 개발한다.
보안, 감시, 에너지 세이빙 등 여러 분야에서 물체 감지 센서가 이용되고 있다. 센서는 주변 환경에 대해 쉽게 특성이 변하지 않아야 하고, 측정 하는 대상을 정확하게 감지해야 한다. 또한 저가격일수록 활용도가 높다.
적외선 센서는 주변의 온도 변화, 측정 대상의 온도 변화, 강한 가시광 환경에서 오검출을 일으킬 수 있으며, 초음파 센서는 공기를 매질로 전달되는 음파의 특성을 갖고 있어 바람이 불 경우 정확한 측정을 할 수 없다.
라이다 센서와 레이더 센서는 실외 같은 주변 환경 변화가 심한 장소에서 사용하기 적합하다. 하지만 라이다 센서는 다른 센서들에 비해 가격이 높아 상대적으로 많이 사용하지 못한다. 따라서 레이더 센서가 물체 감지 센서로 적합하다.
CW 레이더 센서는 움직이는 물체의 속력만 검출할 수 있는 단일 IF 방식과 속력과 방향을 검출 할 수 있는 이중 IF 방식이 있다. 이중 IF 방식은 단일 IF 방식보다 회로가 복잡하고 부품이 추가되어 가격이 상승한 다. 이러한 단점을 보완하기 위해 단일 IF 방식 CW 레이더 센서에서 움직이는 물체의 방향을 검출 할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 알고리즘은 레이더 센서의 IF 신호를 연속해서 두 번의 FFT를 수행하고 주파수의 magnitude의 변화에 따라서 물체의 방향을 접근/정지/이탈로 구분한다.
또한 이중 IF 방식과 단일 IF 방식을 동시에 사용할 수 있는 CW 레이더 센서를 개발하고, 두 방식을 실험을 통해 비교한다. 실험 결과 물체의 속력을 측정하는 실험에서는 동등한 성능을 나타내었으며, 물체의 움직이는 방향을 검출하는 실험에서는 기존 방식과 제안하는 방식이 5[m] 지점에서 동등한 성능을 나타내는 것을 확인하였다.

In this study, we propose an algorithm for detecting the direction of moving objects, which can be applicable to a single IF scheme radar sensor, and develop a CW radar sensor in order to reduce a unit price of CW radar sensor for object detection.
Object detection sensors have been widely used in a number of areas such as security, surveillance, and energy saving. A sensor’s characteristics should be robust against changes in surrounding environments and should accurately detect target objects. It should also be inexpensive to increase availability. An infrared sensor can incur false positive detection due to changes in temperature in the area surrounding the target object, changes in temperature of the target object, and strong visible-light environments. On the other hand, ultrasonic sensors may have difficulties in accurate measurement under windy conditions due to changes in characteristics of sound waves transmitted via air as a medium. LIDAR and radar sensors are suitable for places where surrounding environments change severely, such as outdoor environments. However a LIDAR sensor is relatively expensive than other sensors, which is why it is not widely used.
Thus, radar sensors are more suitable for object detection.
A CW radar sensor can be classified into two major types: a single IF scheme that can detect only the velocity of a moving object and dual IF scheme that can detect both velocity and direction of a moving object. A dual IF scheme has more complicated circuits and secondary components than a single IF scheme, which makes it more expensive in terms of cost. To overcome this drawback, we propose an algorithm that can detect a direction of moving object by a single IF scheme CW radar sensor. The proposed algorithm performs FFT of IF signals from a radar sensor twice consecutively and distinguishes object direction into approach, stop, or recede according to changes in frequency magnitude. Further, we develop a CW radar sensor that can use both of dual IF scheme and single IF scheme simultaneously, and the two modes are compared with each other through experiments.
The experimental results showed that both nodes had comparable performance in velocity measurement, and the existing method and the proposed method showed comparable performance in terms of direction detection at 5[m] place.

#CW 레이더 센서 #방향 검출 #물체 감지 #단일 IF 방식

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