하드웨어 복잡도를 줄인 고속 CA-CFAR 프로세서 설계

Fast CA-CFAR Processor Design with Low Hardware Complexity

  • 현유진 (대구경북과학기술원 로봇시스템연구부, 디지털레이더연구팀) ;
  • 오우진 (금오공과대학교 전자공학부) ;
  • 이종훈 (대구경북과학기술원 로봇시스템연구부, 디지털레이더연구팀)
  • Hyun, Eu-Gin (Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology, DGIST, Robotics Research Division, Advanced Radar Technology Lab.) ;
  • Oh, Woo-Jin (Kumoh National Institute of Technology, Dept. of Electronic Engineering) ;
  • Lee, Jong-Hun (Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology, DGIST, Robotics Research Division, Advanced Radar Technology Lab.)
  • 투고 : 2011.04.07
  • 심사 : 2011.08.17
  • 발행 : 2011.09.25

초록

본 논문에서는 레이더의 탐지 알고리즘에 적용되는 CA-CFAR 알고리즘을 설계하였다. CFAR 알고리즘의 제곱평균 연산을 위해 근사화 기법을 사용하였으며, 고정 소수점을 이용하여 관련 연산을 처리하였다. 이러한 구조는 하드웨어 복잡도를 줄일 뿐 아니라 계산량을 감소시킬 수 있다. CFAR 연산은 슬라이딩 윈도우 기법을 기반으로 하는데, 이를 고속으로 처리하기 위해 동시 병렬 처리 가능한 다중 윈도우 방식도 제안하였다. 제안된 CA-CFAR 프로세서는 실제 FPGA를 통해 합성되어지고 구현되었다. 또한 FPGA 내에서 제공한 라이버러리를 이용한 제곱평균 연산 방법과 성능 비교를 하였다. 검증 결과 제안된 하드웨어 구조는 399MHz까지 동작가능하며, 전체 계산 시간은 약 70% 향상됨을 확인 할 수 있다.

In this paper, we design the CA-CFAR processor using a root-square approximation approach and a fixed-point operation to improve hardware complexity and reduce computational effort. We also propose CA-CFAR processor with multi-window, which is capable of concurrent parallel processing. The proposed architecture is synthesized and implemented into the FPGA and the performance is compared with the conventional processor designed by root-square libarary licensed by FPGA corporation.

키워드

참고문헌

  1. 현유진, 오우진, 이종훈, "FMCW 차량용 레이더의 이동타겟 탐지 알고리즘 제안", 대한전자공학회 논문제 제47권 SC편 제6호, 27-32쪽, 2010년 11월
  2. 김상동, 현유진, 이종훈, 최준혁, 박정호, 박상현, "차량용 FMCW 레이더의 탐지 성능 분석 및 신호 처리부 개발", 한국해양정보통신학회논문지 제14권 12호, pp. 2628-2635, 2010년 12월
  3. Rohling H., : 'Radar CFAR Thresholding in Clutter and Multiple Target Situations', IEEE Transaction on Aerospace and Electronics System, Vol. AES-19, No. 4, pp. 608-620, July, 1983 https://doi.org/10.1109/TAES.1983.309350
  4. Mark A. Richards : 'Fundamentals of Radar Signal Processing', MCGraw-Hill, pp. 347-383
  5. By Richard, G. Lyons, "Digital Signal Processing Tricks - High-speed vector magnitude approximation", www.embedded.com, October. 2007