FMCW MIMO 레이다를 이용한 거리-각도 동시 추정 기법

Joint Range and Angle Estimation of FMCW MIMO Radar

Abstract

FMCW 배열 안테나는 저비용 고해상도라는 장점 때문에 많은 분야에 널리 사용되고 있다. FMCW 배열을 이용하여 표적의 거리와 각도를 추정하기 위해서, 우선 deramped 수신신호로부터 거리-각도 행렬을 구성하고, 그 다음에 거리-각도 행렬에 2D-FFT와 같은 2차원 주파수 추정기법을 적용한다. 하지만, 이러한 주파수 추정기법은 bias 오차를 발생시키게 된다. 그 이유는 거리-각도 행렬의 두 개의 주파수가 서로 독립적이지 않기 때문이다. 따라서 FMCW 배열 안테나를 이용하여 표적의 거리-각도 동시추정을 위한 최대우도 기반 알고리즘을 제안하고, 거리와 각도 추정에 있어서 Cramer-Rao bound에 도달함을 보인다.

Frequency-modulated continuous wave(FMCW) radars with array antennas are widely used because of their light weight and relatively high resolution. A usual approach for the joint range and angle estimation of a target using an array FMCW radar is to create a range-angle matrix with the deramped received signal, and subsequently apply two-dimensional(2D) frequency estimation methods such as 2D fast Fourier transform on the range-angle matrix. However, such frequency estimation approaches cause bias errors since the frequencies in the range-angle matrix are not independent. Therefore, we propose a new maximum likelihood-based algorithm for joint range and angle estimation of targets using array FMCW radar, and demonstrate that the proposed algorithm achieves the Cram?r-Rao bounds, both for range as well as angle estimation.

그림 1. 표적의 평균 제곱근 편차(RMSE) Fig. 1. RMSEs for the target.