【브레이크뉴스 대구】이성현 기자=DGIST(총장 이건우) 미래모빌리티연구부 김상동·김봉석 연구팀이 해군사관학교 최영두 교수팀과 공동으로 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더용 ‘외삽(Extrapolation) 기반 도플러 해상도 향상 알고리즘’을 개발했다.

▲ (좌측부터) DGIST 김상동 책임연구원, 김봉석 선임전임연구원, 해군사관학교 최영두 교수  © DGIST

이번 연구를 통해 연구팀은 기존 초고해상도 레이더 기술보다 정밀도와 효율성이 뛰어난 성능을 구현하는 데 성공했다.

이번 기술은 복잡한 추가 연산이나 고가의 장비 없이 레이더 탐지 정밀도를 향상시킬 수 있어, 향후 무인항공기·무인선박·자율주행차 등 다양한 지능형 이동체 레이더 시스템의 핵심 기술로 활용될 전망이다.

기존 FMCW 레이더는 목표물의 속도 정보를 얻기 위해 도플러 효과(Doppler Effect)를 분석하지만, 빠른 푸리에 변환(FFT) 기반 방식은 해상도 한계로 인해 근접한 물체 간 속도 구분이 어려웠다.

이에 DGIST-해군사관학교 공동연구팀은 신호 외삽(Extrapolation) 기법을 새롭게 적용해, 관측 시간을 늘리지 않고도 도플러 해상도를 향상시킬 수 있는 알고리즘을 제시했다.

연구 결과, 제안된 알고리즘은 기존 방식 대비 속도 추정 오차(RMSE)를 최대 33% 감소, 목표물 미검출률을 최대 68% 낮추는 성과를 거뒀다. 특히, 연산 복잡도는 기존 FFT 수준을 유지해 빠른 처리 속도와 높은 효율성을 동시에 확보했다.

이 기술은 속도가 유사한 여러 목표물이 동시에 탐지되는 상황에서도 신호 간섭 문제를 효과적으로 해결할 수 있어, 근접 표적 분리 능력과 인식 정확도를 대폭 향상시킨다. 또한, 추가 하드웨어 없이 실시간 적용이 가능한 구조로 설계돼 산업적 활용성 또한 높게 평가받고 있다.

김상동 DGIST 책임연구원(융합전공 겸직)은 “이번 연구는 레이더 신호처리의 효율성과 정밀도를 동시에 개선한 의미 있는 성과”라며, “국방·자율주행·무인 시스템 등 다양한 분야에서 핵심 기술로 발전할 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 DGIST 기관고유사업과 해군사관학교 해양연구소 학술연구과제의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 전기전자공학 분야의 국제 저명 학술지인 Journal of Electrical Engineering & Technology 11월호에 게재됐다.

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

DGIST-Korea Naval Academy Joint Research Team Develops Doppler Resolution Enhancement Algorithm for FMCW Radar

The research teams of Sang-dong Kim and Bong-seok Kim from the Future Mobility Research Department at DGIST (President Lee Kun-woo) and Professor Young-doo Choi from the Korea Naval Academy have jointly developed an "extrapolation-based Doppler resolution enhancement algorithm" for FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar.

Through this research, the research team succeeded in achieving performance that is superior to existing ultra-high-resolution radar technology in terms of precision and efficiency.

This technology improves radar detection accuracy without complex additional computation or expensive equipment, and is expected to be a core technology for various intelligent mobile radar systems, such as unmanned aerial vehicles (UAVs), unmanned ships (UVSs), and autonomous vehicles.

Existing FMCW radars analyze the Doppler effect to obtain target velocity information, but the resolution limitations of Fast Fourier Transform (FFT)-based methods make it difficult to distinguish the velocity of nearby objects.

Accordingly, a joint research team from DGIST and the Naval Academy has developed an algorithm that utilizes a novel signal extrapolation technique to improve Doppler resolution without increasing observation time.

As a result, the proposed algorithm achieved a reduction in velocity estimation error (RMSE) by up to 33% and a target non-detection rate of up to 68% compared to existing methods. Notably, the computational complexity was maintained at the level of conventional FFT, ensuring both fast processing speed and high efficiency.

This technology effectively resolves signal interference even when multiple targets of similar speed are detected simultaneously, significantly improving proximity target separation and recognition accuracy. Furthermore, its design allows for real-time application without additional hardware, earning high praise for its industrial applicability.

DGIST Principal Researcher Kim Sang-dong (also holding a concurrent position in the Convergence Engineering major) stated, "This research is a significant achievement that simultaneously improves the efficiency and precision of radar signal processing. It will likely develop into a core technology in diverse fields, including defense, autonomous vehicles, and unmanned systems."

Meanwhile, this research was conducted with the support of the DGIST Institutional Project and the Naval Academy Marine Research Institute Academic Research Project, and the results were published in the November issue of the Journal of Electrical Engineering & Technology, an internationally renowned academic journal in the field of electrical and electronic engineering.