정리
- FMCW 프레임은 샘플 행렬이다. 열은 chirp 하나(fast time ), 행은 같은 샘플 자리의 chirp 순서(slow time )이다.
- 거리는 chirp 안의 beat 주파수 이다. 열 방향 DFT의 피크 bin 에서 를 구한다. 분해능은 , 최대 거리는 이다.
- 속도는 chirp마다 도는 위상 이다. 행 방향 DFT의 피크 bin 에서 를 구한다. 분해능은 이다.
- 두 DFT를 차례로 하면 RD 맵이 된다.
- 위상은 마다 같으므로 이면 속도가 aliasing되어 의 정수배만큼 어긋나 읽힌다. 를 줄이면 는 커지고 는 준다.
- 윈도우는 사이드로브와 straddle loss를 줄이고(사각 −13.3 dB와 3.92 dB, Hann −31.5 dB와 1.42 dB) 메인로브를 넓힌다.
개념 확인
대역폭을 GHz로 넓히면 거리 분해능 는 몇 m인가?
풀이
답 0.15 m
힌트 분해능은 대역폭만이 정한다.
m이다. 예제의 300 MHz보다 대역폭이 3.33배 넓어 분해능도 3.33배 좋아진다. , , 는 이 값에 들어가지 않는다.
예제 레이다에서 chirp 반복 간격만 µs로 늘리면 최대 속도 는 몇 m/s인가?
풀이
답 9.73 m/s
힌트 chirp마다 도는 각이 를 넘지 않아야 한다.
m/s이다. 반복 간격이 두 배이면 같은 속도에서 chirp마다 도는 각도 두 배라서 최대 속도는 절반이 된다.
예제 레이다에서 30 m에 정지한 표적은 거리 DFT의 몇 번 bin에 피크를 만드는가?
풀이
답 60
힌트 range bin 하나가 m이다.
MHz이고 이다. 피크는 bin 60에 선다.
예제 레이다가 25 m/s로 다가오는 차를 약 14 m/s로 멀어지는 차로 보고했다. 이유로 옳은 것을 고르라.
풀이
답 (다) chirp마다 도는 위상이 라서 와 구별되지 않는다.
- (가) 윈도우는 피크의 높이와 폭을 바꾸지만 자리를 bin 수십 개만큼 옮기지 않는다.
- (나) 분해능이 모자라면 가까운 속도를 가르지 못할 뿐 부호가 뒤집히지 않는다.
- (라) beat의 변화(range-Doppler coupling)는 0.3 m 남짓으로 속도의 부호를 바꾸지 않는다. 속도는 위상에서 구한다.
이다. 위상은 의 정수배를 더해도 같으므로 레이다는 로 읽는다. 양의 각은 멀어지는 표적이고, m/s이다. 실제 속도에서 m/s를 뺀 값이다.
참고 자료
- M. A. Richards, Fundamentals of Radar Signal Processing, 2nd ed. New York, NY, USA: McGraw-Hill Education, 2014, ISBN 978-0-07-179832-7. 3장(펄스 레이다의 자료 수집, 데이터 큐브와 샘플링), 5장(Doppler 처리, 윈도우, straddle loss).
- R. M. O'Donnell, Introduction to Radar Systems, MIT Lincoln Laboratory, MIT OpenCourseWare RES.LL-001, Spring 2007. https://ocw.mit.edu/courses/res-ll-001-introduction-to-radar-systems-spring-2007/
- C. Iovescu and S. Rao, "The fundamentals of millimeter wave radar sensors," Texas Instruments, Dallas, TX, USA, White Paper SPYY005. https://www.ti.com/lit/pdf/spyy005
- S. Lee, J. Yoon, H. Kim, J. Kim, and B. Kim, "Ego vehicle speed estimation with automotive corner radar under velocity ambiguity using optimized MobileNetV3," IEEE Access, vol. 13, pp. 117404–117419, 2025, doi: 10.1109/ACCESS.2025.3585938. RD 맵 그림의 측정 자료(차량 코너 레이다, Site 3).
- 신호 및 시스템 7장 이산시간 시스템의 푸리에 해석. DFT, bin과 주파수, 샘플링과 aliasing, 관측 시간과 주파수 간격.
강의 노트