KR100522451B1 - 레이다 시스템 - Google Patents

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KR100522451B1 KR10-1999-7006229A KR19997006229A KR100522451B1 KR 100522451 B1 KR100522451 B1 KR 100522451B1 KR 19997006229 A KR19997006229 A KR 19997006229A KR 100522451 B1 KR100522451 B1 KR 100522451B1
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딘 솔렌버거
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레이씨온 컴퍼니
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Abstract

물체의 도플러 속도를 결정하기 위하여 일련의 레이다 복귀신호들을 처리하기 위한 레이다 시스템(10)이 개시된다. 레이다 복귀신호 각각은 일련의 전송 레이다펄스에 응답하여 생성된다. 일련의 레이다 복귀신호들은 연속적인 드웰의 순서대로 처리된다. 각 드웰은 소정갯수의 레이다 복귀신호를 갖는다. 레이다 시스템은 일련의 클럭펄스를 생성하기 위한 시스템 클럭(19)을 포함한다. 일련의 전송 레이다펄스 각각에 응답하여 생성되는 일련의 레이다 복귀신호 각각을 샘플링하는 구역게이트(26)가 제공된다. 구역게이트는 정수 N인 클럭펄스주기와 동일한 지속시간을 갖는다. 구역게이트 위치시스템(32)은 각각의 전송펄스 후 선택된 시간 Δ에 구역게이트를 동작개시케 한다. 상기 위치시스템은 선택시간 Δ를 소정갯수의 전송펄스동안에 정수 M인 클럭펄스주기로서 정하고 이어서 정수 M을 다른 정수값 M'로 변경한다. 특히, 구역게이트 위치시스템은 상기 클럭펄스주기 T내에서 물체 위치의 클럭펄스주기 T의 소정의 부분적인 오프셋 δ에 따라, 상기 클럭펄스주기 T 내의 소정의 원하는 위치로부터 상기 정수 M을 결정하고, 상기 정수 M'는 상기 물체의 도플러 속도에 따라 정한다. 구역게이트 위치시스템은 상기 물체가 레이다 시스템과 관련하여 움직이는 클럭펄스주기당 PRI수에 따라 M'를 정하며 M=[1-(δ/T)]M'에 따라 M을 정한다.

Description

레이다 시스템 { RADAR SYSTEM }
본 발명은 일반적으로는 레이다 시스템에 관한 것으로서, 특히 레이다 시스템에 사용되는 구역게이트 위치시스템 (range gate positioning system)에 관한 것이다.
기술적으로 알려진 바와 같이 레이다 시스템들 즉, 펄스 도플러 레이다 시스템들은 물체의 구역과 상대속도 (즉, 도플러 속도)를 결정하는 데 사용된다. 레이다펄스들은 펄스반복주파수(pulse repetition frequency: PRF) 비율로 전송된다. 연속적인 펄스들간의 시간간격은 펄스반복간격(pulse repetition interval: PRI)라고 한다. 펄스전송 후 소정의 시간동안 레이다 복귀신호들은 레이다신호를 이용하여 샘플링되거나 혹은 구역게이트(range gated)된다. 즉, 펄스송신과 샘플이 획득되는 시점간의 시간상의 차이에 근거하여, 각각의 샘플은 레이다 시스템과 상기 샘플된 복귀신호를 생성하는 물체 간의 범위(구역) 혹은 거리에 대응된다. 이런 처리를 구역게이팅이라 하며, 샘플이 취득된 각 시점은 샘플이 취득된 시간에 대응하는 구역에 있는 물체에 의해 생성된 복귀신호의 구역셀(range cell) 즉, 게이트를 나타낸다.
레이다 시스템과 물체간에 상대속도(즉, 도플러 속도)가 있는 응용분야에 있어서, 물체를 추적하기 위하여 펄스송신 후 레이다 복귀샘플이 취득되는 시간은 레이다 시스템과 물체 간의 상대속도에 따라서 변화된다. 따라서, 만약 물체가 레이다 시스템으로부터 멀어지면, 레이다펄스가 전송되는 시간에 의존적 관련이 있는 레이다 복귀신호의 샘플시간은, 레이다펄스와 레이다펄스 간에 레이다 시스템과 물체사이의 상대속도 즉, 도플러 속도에 비례하는 비율로 증가해야 한다. 마찬가지로, 만약 물체가 레이다 시스템으로 접근하면, 레이다펄스가 전송되는 시간과 의존적 관련이 있는 레이다 복귀신호의 샘플시간은 레이다펄스와 레이다펄스 간에 레이다 시스템과 물체사이의 도플러 속도에 비례하는 비율로 감소해야 한다.
물체의 도플러 속도를 결정하기 위하여, 복수의 전송 레이다펄스들에 의한 레이다 복귀신호들은 신호처리된다. 특히, 복수의 연속전송된 레이다펄스들에 의한 레이다 복귀신호들의 각 집합을 드웰(dwell)이라 한다. 레이다 시스템은 복수의 연속적인 드웰들을 생성한다. 각 드웰에 관하여, 레이다 시스템은 복수의 인접 구역게이트들 중 어느 한 게이트에 있는 물체의 평균 도플러주파수를 결정한다. 정교한 도플러 속도 해상도는 일반적으로 드웰당 레이다 복귀신호(즉, 비교적 큰 데이터 집합 주기)를 많이 필요로 한다. 비교적 고속의 도플러 속도를 가지는 물체의 경우, 이러한 데이터 수집 주기는 시간주기로 변형되는 데, 상기 시간주기 동안에 상기 물체는 레이다 시스템 영역에 대하여 많은 변화를 경험할 수 있다. 만약 구역 정확도가 드웰에 관하여 행하여진 물체의 운동보다 낮을 경우, 각 드웰의 한가운데 있는 물체까지의 상기 구역을 유지하고 이에 의해 레이다 시스템이 최대의 신호 대 잡음비를 가지면서 상기 물체에 이르는 구역을 추적할 수 있도록 하기 위해서는, 어떤 형태의 동적인 구역게이트 조정 (즉, 구역게이트 위치시스템)이 요구된다.
드웰이 물체가 구역게이트의 "윈도우" (즉, 지속시간)를 통과하지 못하도록 하는 동안에, 구역게이트들을 옮기기 위한 구역"노정(walk)"보상 혹은 속도지원기구와 같은 몇몇 시스템들이 사용되어 오고 있다. 그러나, 일반적으로 이러한 시스템들은 3가지의 제한을 갖는다. 첫째로는, 게이트가 위치될 수 있는 구역 해상도 (즉, 윈도우 지속시간)는 통상적으로 레이다 시스템 타이밍 생성기의 적어도 한 클럭주기 (즉, 레이다 시스템 클럭펄스 주기)로 제한되며 전체 시스템 클럭펄스 주기보다 작은 구역 해상도가 요구될 수도 있다. 두 번째는, 상기 시스템은 시스템 클럭펄스주기보다 더 짧지만 지연선의 아날로그 성질 때문에 정확하게 반복할 수 없는 게이트 지연들을 갖는 지연선을 사용할 수도 있다. 또한, 세 번째는 상기 시스템은 동기화시키기가 어려운 다중 시스템 클럭을 사용한다.
본 발명의 상기 및 다른 특징들은 아래의 도면과 함께 후술되는 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 레이다 시스템의 블록도로서, 이 레이다 시스템은 조사된(illuminated) 물체 도플러속도와 클럭펄스주기 T내에서 소정의 원하는 위치로부터 상기 클럭펄스주기 T내에서 물체위치의 클럭펄스주기 T의 부분적인 오프셋 δ을 보상하기 위한 구역게이트 위치시스템을 갖는다.
도 2A-2D는 도 1의 레이다시스템의 동작을 이해하는 데 유용한 타이밍도이다. 도 2A는 상기 레이다 시스템에 사용된 일련의 시스템 클럭펄스를 보여준다. 도 2B는 상기 레이다시스템에 의해 생성된 일련의 전송 레이다펄스를 보여준다. 도 2C는 상기 전송펄스에 의해 조사된 물체로부터의 레이다 복귀신호를 나타낸다. 도 2D는 도 1의 레이다시스템에 의해 사용되는 복수의 구역게이트창들을 보여준다.
도 3A-3F는 도 1의 레이다 시스템의 동작을 이해하는 데 유용한 타이밍도로서, 이 타이밍도들은, δ=0 이고 물체와 레이다시스템간에 도플러속도가 있는 조건하에서 일련의 드웰들중의 한 드웰동안 도 1의 레이다 시스템에서 사용되는 구역게이트들 중 하나의 동작을 보여준다. 도 3A는 상기 드웰동안에 일련의 전송펄스들을 도시한다. 도 3B는 상기 드웰동안에 시스템 클럭펄스들을 도시한다. 도 3C는 도 3A의 전송 레이다펄스들에 의해 조사된 물체에 의해 생성된 레이다 복귀신호를 나타낸다. 도 3D는 도 3C의 레이다 복귀와 각 전송 레이다펄스 후에 시스템클럭펄스들중 하나에 의한 상기 구역게이트의 동작개시(initiation) 사이의 시간관계를 보여준다. 도 3E는 시스템 클럭, 구역게이트 및 상기 전송펄스의 제1 시퀀스에 따라 생성된 레이다 복귀신호 간의 타이밍관계를 보여주는 확대도이다. 도 3F는 시스템 클럭, 구역게이트 및 상기 전송펄스의 후속 시퀀스에 의해 생성된 레이다 복귀신호 간의 타이밍관계를 보여주는 확대도이다.
도 4A-4D는 도 3A-3F와 관련하여 기술된 상기 물체 위치와 도 3A에 도시된 일련의 전송펄스들중 대응펄스 다음에 오는 일련의 각 펄스반복간격(PRI) 동안에 구역게이트에서 상기 물체로부터의 레이다 복귀 위치 간의 관계를 보여준다. 도 4A는 δ=0 인 경우의 위의 관계를 보여주며, 도 4B는 δ=(3/4)T인 경우의 위의 관계를 보여준다. 도 4C는 δ=(1/2)T인 경우의 위의 관계를 보여주며, 도 4D는 δ=(1/4)T인 경우의 위의 관계를 보여준다. 도 4E는 δ=(1/2)T 이고 도 1의 레이다 시스템이 물체의 도플러 속도를 보상하기 위한 구역게이트 위치시스템을 포함하지 않는 경우의 위의 관계를 보여준다.
도 5A-5H는 도 1의 레이다 시스템의 동작을 이해함에 있어서 유용한 타이밍도들로서, 위 타이밍도들은, 소정의 초기 오프셋 구역 위치 δ가 도 4D에 보인 것과 같이 (1/4)T인 조건에서 일련의 드웰들중 하나의 드웰 동안에, 도 1의 상기 레이다 시스템에 사용되는 구역게이트들 중 하나의 동작을 보여준다. 도 5A는 상기 드웰동안에 일련의 전송펄스를 보여주며, 도 5B는 상기 드웰동안에 시스템 클럭펄스들을 보여준다. 도 5C는 도 5A의 전송 레이다펄스들에 의해 조사된 물체에 의해 생성된 레이다 복귀신호를 보여준다. 도 5D는 도 5C의 레이다 복귀신호와 각 전송레이다펄스 다음에 시스템 클럭펄스들중 하나에 의한 구역게이트의 동작개시 사이의 시간 관계를 보여준다. 도 5E는 제1 시퀀스에 따라 생성된 시스템클럭, 구역게이트 및 상기 전송펄스들의 레이다 복귀신호 간의 시간관계를 보여주는 확대도이다. 도 5F는 제2 시퀀스에 의해 생성된 시스템클럭, 구역게이트 및 상기 전송펄스들의 레이다 복귀신호 간의 시간관계를 보여주는 확대도이다. 도 5G는 제3 시퀀스에 의해 생성된 시스템클럭, 구역게이트 및 상기 전송펄스들의 레이다 복귀신호 간의 시간관계를 보여주는 확대도이다. 도 5H는 제4 및 최종 시퀀스에 의해 생성된 시스템클럭, 구역게이트 및 상기 전송펄스들의 레이다 복귀신호 간의 시간관계를 보여주는 확대도이다.
본 발명에 따르면, 일련의 클럭펄스를 생성하는 시스템클럭을 구비한 레이다 시스템이 제공된다. 구역게이트는 일련의 전송 레이다펄스 각각에 응답하여 생성되는 일련의 레이다 복귀신호들 각각을 샘플링한다. 상기 구역게이트는 정수 N의 클럭펄스주기와 같은 지속시간을 갖는다. 구역게이트 위치시스템이 포함된다. 구역게이트 위치시스템은 각각의 전송펄스 후 선택된 시간 Δ에 구역게이트를 동작개시케 한다. 상기 선택된 시간 Δ은 소정 개수의 전송펄스를 위한 정수 M의 클럭펄스 주기이고 그 다음에는 다른 정수값으로 변한다.
이와 같은 구성에 의해 하나의 복귀신호의 위치는 구역게이트에서 클럭펄스주기보다 작은 양으로 변한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 물체의 도플러 속도를 결정하기 위해 일련의 레이다 복귀신호들을 처리하기 위한 레이다 시스템이 제공된다. 상기 레이다 복귀신호들 각각은 일련의 전송 레이다펄스 각각을 반사시키는 물체에 응답하여 생성된다. 상기 일련의 레이다 복귀신호는 연속 드웰의 순서로 처리된다. 상기 드웰 각각은 소정갯수의 레이다 복귀신호들을 갖는다. 상기 레이다 시스템은 일련의 클럭펄스를 생성하는 시스템 클럭을 포함한다. 구역게이트는 일련의 전송 레이다펄스 각각에 응답하여 생성되는 일련의 레이다 복귀신호 각각을 샘플링하기 위하여 제공된다. 상기 구역게이트는 정수 N의 클럭펄스 주기와 같은 크기의 지속시간을 갖는다. 구역게이트 위치시스템은 각각의 전송펄스 후 선택된 시간 Δ에 구역게이트를 작동시킨다. 상기 위치시스템은 상기 선택된 시간 Δ를 소정 개수의 전송펄스를 위한 정수 M의 클럭펄스주기로서 결정하고 이어서 위 정수 M을 다른 정수 M'로 바꾼다. 특히, 구역게이트 위치시스템은, 상기 클럭펄스주기 T내에서 물체의 상기 위치의 클럭펄스주기 T의 소정의 부분 오프셋 δ에 따라서, 상기 클럭펄스주기 T내에서 소정의 원하는 위치로부터 상기 정수 M을 결정하고, 상기 정수 M'는 물체의 도플러 속도에 따라 정해진다.
바람직한 실시예에서, 구역게이트 위치시스템은, M' = Tc/2VD(PRI)을 이용하여 M'를 정하며, 여기서 T는 클럭펄스주기이며, c는 광속도이고, VD는 물체의 도플러속도이며, PRI는 연속적으로 전송되는 레이다펄스들 사이의 지속시간이며(즉, M'는 물체가 레이다 시스템에 관하여 움직이는 클럭펄스주기당 PRI수를 나타냄), 그리고 M = [1-(δ/T)]M'을 이용하여 M을 정한다.
이제 도 1을 참조하면, 펄스 도플러 레이다 시스템(10)은 물체의 구역 및/또는 상대속도를 결정하는 데 적합하게 도시되어 있다. 레이다 시스템(10)은 순환기 즉, T/R 스위치(18)를 통해 송신부(14)와 수신부(16)에 결합되는 안테나(12)를 포함한다. 시스템클럭(19)은 송신부(14)와 수신부(16) 양자에 공급된다. 시스템클럭(19)은 일련의 클럭펄스를 생성하며, 각 클럭펄스는 도 2A에 도시된 바와 같이 클럭펄스주기 T를 갖는다.
송신부(14)는 도시된 바와 같이 통상적인 방법으로 배치된 송신기(20), 시스템트리거(22) 그리고 시스템제어기(24)를 포함한다. 따라서, 레이다펄스들은 펄스반복주파수(PRF)라는 비율로 전송된다. 연속되는 전송 레이다펄스들간의 시간간격은 도 2B에 도시된 것처럼 펄스반복간격(PRI)이라고 한다. 각 레이다 복귀신호는 안테나(12)에 의해 수신되고 순환기(18)에 의해 수신부(16)로 공급된다. 수신된 레이다 복귀신호들은 헤테로다인부(26)에 의해 통상적인 방법을 이용하여 기저대역으로 헤테로다인된다. 기저대역신호는 도시된 바와 같이 복수의 구역게이트(261-26n)로 공급된다. 구역게이트(261-26n)의 출력들은 도시된 바와 같이 각각 아날로그/디지탈 변환기들(A/D: 281-28n)로 인가된다. 아날로그/디지탈 변환기들(281-28 n)의 출력들은 도시된 바와 같이 각각 처리기(301-30n)로 제공된다. 처리기(301-30 n)들 각각은 구역게이트(261-26n)에서 물체 복귀신호 R의 도플러속도를 결정한다.
따라서, 각 전송펄스 후 소정의 시간동안에 레이다 복귀신호들은 물체에 의해 반사된다(비도시). 이해를 돕기위해, 만약 전송 레이다펄스를 반사한 단일지점 물체만 있다고 가정하면, 상기 레이다 복귀신호는 하나의 펄스 R일 것이고, 이 펄스는 상기 레이다펄스가 송신된 후 지연 Δ 혹은 시간 tR에서 수신된다 (도 2C). 상기 구역게이트(261-26n)는 도 2D에 도시된 것처럼 다른 시간 즉, t1-tn에서 작동개시되고(즉, 열리고), 일단 작동개시된 구역게이트(261-26n) 각각은 소정 지속시간동안, 여기서는 2 클럭펄스주기 동안 (즉, 각 구역게이트는 2T의 원도우를 가짐) 열리게 된다. 구역게이트(261-26n)들의 작동개시는 구역게이트폭(즉, 지속시간) 마다 시간차를 두고 교대로 일어난다. 따라서, 도 2D에 도시된 것처럼 시간 t1-tn은 이들 사이에 2T의 지속시간을 가진다. 그래서 물체까지의 구역이 각 구역게이트(261-26n)에서 물체 반사에너지 R의 존재 혹은 부존재의 검출에 의해 결정될 수도 있다. 도2B-2D에 도시된 예를 참조하면, 상기 물체는 레이다 복귀신호 R을 생성하는데, 이는 시간 t1과 t2사이의 시간인 tR에서 수신된다. 따라서 물체 복귀신호 R은 게이트 261의 출력에서 검출된다. 레이다 시스템(10)은 레이다 펄스(XMT1)가 전송된 시간에 호응하여 구역게이트(261)가 동작개시되는 시간을 알게 되므로, 상기 레이다 시스템(10)은 레이다 시스템(10)에서 상기 물체까지의 구역을 결정할 수 있다.
물체의 도플러속도를 정확하게 결정하기 위하여, 복수의 전송 레이다펄스들 즉, 하나의 레이다 드웰로부터 수신된 구역게이트된 신호들은 신호처리된다. 예컨대, 도 3A-3D를 참조하면 각 드웰은 표시된 것처럼 12개의 전송 레이다펄스 (XMT1- XMT12)에 의한 복귀신호들을 포함하는 것으로 도시되어 있다. (12개 펄스의 사용은 예시를 위한 것이로 각 드웰당 펄스수는 보다 일반적으로는 1000단위가 될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.) 다음으로 이 예에서 유념해야 하는 것은 물체로부터의 레이다 복귀신호 R1 (도 3C)은 상기 드웰에서 제1 전송펄스 XMT1의 전송후 시간 0.3125*2T 에서 클럭펄스 #1(도 3C)로부터 발생한다 (즉, 물체로부터의 상기 복귀는 이 예에서는 상기 구역게이트(261)의 지속시간의 처음 31.25%의 시간동안에 생겨난다 (도 3D 및 3E))는 점이다. 여기서 다음으로 유념해야 하는 것은 상기 물체는 상기 물체의 레이다복귀가 상기 레이다 시스템으로부터의 구역에서 전송 레이다펄스당 1/4번째 클럭펄스주기의 비율로 변한다. 따라서, 상기 제2 전송레이다펄스 XMT2에 응답하여 상기 물체로부터의 레이다 복귀신호 R2 (도 3C)는, 이 예에서는, 상기 드웰에서 제2 전송펄스 XMT2의 전송후 시간 [0.3125+0.125]*2T 에서 클럭펄스 #1(도 3B)로부터 발생한다 (즉, 물체로부터의 상기 복귀 R2는 이 예에서는 상기 구역게이트(261)의 지속시간의 처음 43.75%의 시간동안에 생겨난다 (도 3D 및 3E)). 따라서, 같은 이치로 생각하면, 상기 제3 전송레이다펄스 XMT3에 응답하여 상기 물체로부터의 레이다 복귀신호는, 이 예에서는 상기 드웰에서 제3 전송펄스 XMT3의 전송 후 클럭펄스 #1로부터 시간 [0.3125+0.250]*2T 에서 발생하고 (즉, 상기 물체로부터의 상기 복귀신호는 이 예에서는 상기 구역게이트(261)의 지속시간의 처음 56.25%의 시간동안에 생겨남), 상기 제4 전송레이다펄스 XMT4에 응답하여 상기 물체로부터의 레이다 복귀신호는, 이 예의 경우, 도 3D와 3E에 도시된 것처럼, 상기 드웰에서 제4 전송펄스 XMT4의 전송 후 시간 [0.3125+0.375]*2T 에서 클럭펄스 #1로부터 발생한다 (즉, 상기 물체로부터의 상기 복귀신호는 이 예에서는 상기 구역게이트(261)의 지속시간의 처음 68.75%의 시간동안에 생겨난다).
따라서, 도 3E로부터 유념할 것은 상기 처음 4개의 전송 레이다펄스 XMT1-XMT4 동안에 상기 물체로부터의 복귀신호의 평균위치는 상기 구역게이트(261)의 중앙에 있다는 점이다. 이와 같은 조건이므로 처리기(301)는 최대 신호 대 잡음비를 갖는 물체의 도플러속도를 결정할 수 있다. 다음 4개의 전송 레이다펄스 XMT1-XMT4동안에 같은 2T 구역게이트 폭을 가지면서 상기 물체로부터의 상기 복귀신호들 R5- R8(도 3F)의 평균위치를 유지하기 위하여, 구역게이트(261)는 이 예에서는 클럭펄스 #1 후 다음번 클럭펄스에 의해 동작개시된다 (즉, 구역게이트(261)는 도 3A-3D와 3F에 도시된 것처럼 다음 4개의 전송 레이다펄스 XMT5-XMT8 동안에 클럭펄스 #2에 의하여 동작개시된다). 도 3A-3F와 도 4A에 나타낸 바와 같이, 구역게이트(261)를 동작개시케 하는 클럭펄스를 증가시키는 처리는 계속 반복된다.
어떤 실제의 레이다 시스템에 있어서, 클럭펄스주기 T(도 4B-4D)를 갖는 오프셋 구역위치 δ의 앞부분이 상기 구역게이트(261-26n) 내의 소정의 원하는 구역위치로부터 상기 구역게이트(261-26n) 내의 상기 물체의 각각 (3/4)T, (1/2)T 및 (1/4)T의 δs동안에 있을 수 있기 때문에, 구역게이트 위치시스템들(321-32n) 각각은, 상기 구역게이트(261-26n) 중앙에서, 하나의 드웰내의 12개의 전송 레이다펄스 XMT5-XMT8의 각 세트 동안에, 상기 물체로부터의 복귀신호의 평균위치를 유지하기 위해 제공된다.
따라서, 초기 오프셋 δ가 존재하는 것을 고려하라. 이 초기 오프셋 δ는 통상적으로 공장 혹은 시험시설에서 눈금조정 동안에 결정된다. 즉, 예컨대 구역게이트(261)는 클럭펄스 #1에 의해 동작개시되는 대신에 클럭펄스 #1 후 시간지연 δT에 동작개시된다. 일단 상기 오프셋 δ가 정해지면 구역게이트(261)를 동작개시케 하는 데 사용된 클럭펄스는 설명된 방식으로 조정된다.
도 4D와 5A-5H를 참조하면, 유념할 것은 전체 드웰 동안에, 여기서는 구역게이트(261) 중앙의 12개의 전송 레이다펄스 XMT1-XMT12동안에, 상기 물체로부터의 상기 복귀신호의 평균위치를 위하여, 구역게이트(261)는 처음 두 개의 전송펄스 XMT1 와 XMT2동안에 클럭펄스 #1에 의해 모사되어야 하고(도 5E), 그런 다음에 구역게이트(261)는 다음 네개의 전송펄스 XMT4-XMT7동안에 클럭펄스 #2에 의해 동작개시되어야 하며(도 5F), 그 후 구역게이트(261)는 다음 네개의 전송펄스 XMT8-XMT11동안에 클럭펄스 #3에 의해 모사되어야 하며(도 5G), 그 후 마지막 전송펄스XMT12동안에 상기 드웰내의 클럭펄스 #4에 의해 동작개시 되어야 한다. 상설한 신호처리는 구역게이트 위치시스템(321)에 의해 수행된다 (도 1).
동작에 있어서, δ=(1/4)T 이고 M'=4인 예를 고려하면, 곱셈기(44)는 M=3으로 결정하며 이 값은 각 드웰의 시작부분에 카운트다운 카운터(42)의 초기카운트로서 저장된다. 상기 카운트다운 카운터(42)내의 카운트값, 여기서는 M=3 이 0보다 클 때, 논리값 1이 생성되어 선택기제어선(43)을 통해 선택기(38)로 제공되고 이에 의해 M을 선택기(38)의 출력으로 선택한다. 따라서, 시스템트리거(22)에 의해 생성된 트리거펄스 XMT에 응답하여, M=3은 카운트다운 카운터(46)의 초기 카운트값으로 로드된다. 물체획득 초기단계 동안에 결정되는 물체까지의 추정구역에 대응하는 지연기(47) 후에 추정 카운터(46)의 값들은 각 전송 펄스.시스템클럭펄스에 응답하여 1씩 감소한다. 이 예에서, 처음 3개의 전송 레이다펄스 XMT1, XMT2, XMT3후에, 카운트다운 카운터(42)의 카운트값은 다음 번 드웰까지(즉, 12개의 레이다펄스의 각 세트가 전송된 후) 0으로 된다. 카운터(43)의 카운트값이 0으로 될 때 (즉, 각 드웰내의 처음 3개의 전송레이다펄스 각각의 다음에) 선택기제어선(43)상의 제어신호는 논리 1에서 논리 0으로 변하고 이에 의해 레지스터(36)의 내용 (즉, M')을 카운트다운 카운터(38)와 결부시킨다. 상기 드웰내의 다음번 전송펄스 XMT4에 응답하여, 카운트다운 카운터(46)는 초기 카운트값으로 M'를, 여기서는 4를 저정한다. 구역게이트(261)는 도 5B와 5D에서 도시된 바와 같이 클럭펄스 #1에 의해 동작개시된다. 따라서, 물체 복귀신호 R'는 상기 드웰에서 제1 전송펄스 XMT1의 전송 후 (도 5A) 시간 [0.3125*2T]+δT 에서 클럭펄스 #1로부터 발생한다. (즉, 상기 물체로부터의 상기 복귀신호는 이 예에서는 상기 구역게이트(261)의 지속시간의 처음 43.755%의 시간동안에 생겨난다(도 5D 와 5E)).
구역게이트(261-26n)의 동작개시는 구역게이트 위치시스템(321-32n)에 의해 실행된다. 각각의 구역게이트 위치시스템(321-32n)은 같은 방법으로 동작하며, 그 한 예, 여기서는 구역게이트 위치시스템(321)이 유닛(34)을 포함하는 것으로 도 1에 더 상세히 도시되어 있는 바, 상기 유닛(34)는, 이전의 물체획득 단계 동안에 처리 유닛(301)에 의해 최초로 추정된 도플러속도와 기 알려진 클럭펄스주기 T와 레이다 시스템(10) PRI로부터, 물체가 레이다 시스템(10)과 관련된 구역에서 움직이는 클럭펄스주기 당 PRI수 (즉, M'=PRI수/T)를 결정한다. δ = 0인 도 3A-3E와 4A와 관련하여 상설된 예를 고려하면, 상기 물체는 4PRI/T에 대응되는 도플러 속도로 움직인다; 즉, 따라서, 유닛(34)은 M'=4를 계산한다. 계산된 M'는 레지스터(36)에 저장된다. 레지스터(36)의 출력은 하나의 입력을 선택기(38)에 제공하고 하나의 입력은 승산기(44)에 제공한다. 레지스터(40)는 값 (1-(δ/T))을 저장하고 이러한 값은 승산기(44)의 제2 입력으로 사용된다. 레지스터(40)에 저장된 상기 입력(1-(δ/T))은 각 드웰의 시작부분에서 초기 카운트값으로 카운트다운 카운터(42)에 로드된다. 카운트다운 카운터(42)는 시스템 트리거(22)에 의해 생성되는 각각의 전송 레이다펄스 트리거 XMT에 응답하여 1씩 감소시킨다. 승산기(44)의 출력, 즉 (1-(δ/T))M'=M은 상기 선택기(38)의 제2 입력으로 공급된다. 상기 카운트다운 승산기(42)의 출력은 선로(43)를 통해 제어신호를 상기 선택기(38)에 제공한다. 선로(43)상의 상기 제어신호는 이진신호이고, 상기 선택기의 두 개의 입력중 하나를 상기 선택기(43)의 출력에 선택적으로 결합해준다. 선택기(38)의 상기 출력은 카운트다운 카운터(46)의 초기 카운트값을 제공한다. 초기 카운트값은 각 시스템(22) 즉, 트리거펄스 XMT에 응답하여 카운트다운 카운터(46)로 로드된다. 카운트다운 카운터(46)에는 각 드웰의 시작부분에서 선택기(38)의 출력에서 생성되는 카운트값이 로드된다. 카운트다운 카운터(46)의 상기 카운트값은 각각의 전송레이다 펄스에 응답하여(즉, 시스템 트리거(22)에 의해 생성된 각 트리거펄스 XMT에 응답하여) 1씩 감소된다. 카운트다운 카운터(46)내의 상기 카운트값은, 이 예에서는, 최초 3개의 전송펄스 동안, M=3이고, 그 후에는 상기 카운트값은 상기 드웰내의 마지막 9개의 전송펄스 동안에 M'=4로 변한다. 따라서, 제1 전송펄스 XMT1에 응답하여 카운트다운 카운터(46)의 카운트값은 3에서 2로 감소한다. 제2 전송펄스 XMT2에 응답하여 카운트다운 카운터(46)의 카운트값은 2에서 1로 감소한다. 제3 전송펄스 XMT3에 응답하여 카운트다운 카운터(46)의 카운트값은 1에서 0으로 감소하고 업카운터(48)에 공급되는 펄스를 생성한다.
업카운터(48)의 카운트값은 각 드웰의 시작부분에서 0으로 리셋되고 O으로 카운트다운하는 카운트다운 카운터(46)에 의해 생성된 각 펄스에 응답하여 1씩 증가한다. 따라서, 업카운터(48)의 카운트값은 최초에는 0이고, 그 후 최초 3개의 전송레이다펄스 XMT1-XMT3 후에 1로 증가하며, 다음의 4개의 전송레이다펄스 XMT4-XMT7 후에 2로 증가하며, 다음의 4개의 전송레이다펄스 XMT8-XMT11 후에 3으로 증가하며, 12번째의 전송레이다펄스 XMT12 후에는 4로 증가한다.
카운터(48)의 카운트값은 물체 획득단계 동안에 물체구역으로 추정된 상기 지연 Δ에 부가된다. 최초 오프셋 δ=0인 상기 구역게이트 윈도우의 동작개시에 대한 보상되지 않은 효과가 도 4E에 도시되어 있다. 유념할 것은 구역게이트 위치시스템이 없으면 물체로부터의 레이다 복귀신호는 구역게이트의 중앙에 있는 평균치가 아니라는 점이다.
다른 실시예들은 첨부된 특허청구범위의 정신과 범위내이다.

Claims (7)

  1. 일련의 클럭펄스를 생성하기 위한 시스템 클럭;
    일련의 전송 레이다펄스 각각에 응답하여 생성되는 일련의 레이다 복귀신호들 각각을 샘플링하기 위한 구역게이트;
    각각의 상기 전송펄스 후의 선택된 시간에 상기 구역게이트를 동작개시케 하고, 상기 선택된 시간 Δ는 소정갯수의 전송펄스 동안의 클럭펄스 주기인 정수 M이고 그 후에는 다른 정수값 M'로 변하는 구역게이트 위치시스템을 구비함을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  2. 물체의 도플러속도를 결정하기 위하여 일련의 레이다 복귀신호를 처리하기 위한 것으로서, 상기 각각의 레이다 복귀신호는 일련의 전송 레이다펄스 각각을 반사시키는 상기 물체에 응답하여 생성되며, 상기 일련의 레이다 복귀신호는 연속적인 드웰의 순서에 따라 처리되며, 각각의 상기 드웰은 소정갯수의 레이다 복귀신호를 갖는 레이다 시스템에 있어서,
    일련의 클럭펄스를 생성하기 위한 시스템 클럭;
    일련의 전송 레이다펄스 각각에 응답하여 생성되는 일련의 레이다 복귀신호들 각각을 샘플링하며, 클럭펄스주기인 정수 N과 같은 값의 지속시간을 갖는 구역게이트;
    각각의 상기 전송펄스 후의 선택된 시간 Δ에서 상기 구역게이트를 동작개시케 하고, 여기서 상기 선택된 시간 Δ는 소정갯수의 전송펄스 동안의 클럭펄스주기인 정수 M이고 그 후에는 다른 정수값 M'로 변하며; 그리고, 상기 클럭펄스주기 T 내에서 물체 위치의 클럭펄스주기 T의 소정의 부분적인 오프셋 δ에 따라, 상기 클럭펄스주기 T 내의 소정의 원하는 위치로부터 상기 정수 M을 결정하고, 상기 정수 M'는 상기 물체의 도플러 속도에 따라 정하는 상기 구역게이트 위치시스템; 그리고
    상기 각 드웰로부터 상기 물체의 상기 도플러 속도를 결정하기 위한 처리기를 구비함을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 구역게이트 위치시스템은 상기 M'를 M'=Tc/2VD(PRI)에 따라 결정하며, 여기서 T는 클럭펄스주기이고, c는 광속도이고, VD는 상기 물체의 도플러속도이고, PRI는 연속적으로 전송된 레이다펄스들 사이의 지속시간이고, , M=[1-(δ/T)]M'에 의해 M을 결정함을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  4. 물체의 도플러속도를 결정하기 위하여 일련의 레이다 복귀신호를 처리하기 위한 것으로서, 상기 각각의 레이다 복귀신호는 일련의 전송 레이다펄스 각각을 반사시키는 상기 물체에 응답하여 생성되며, 상기 일련의 레이다 복귀신호는 연속적인 드웰의 순서에 따라 처리되며, 각각의 상기 드웰은 소정갯수의 레이다 복귀신호를 갖는 레이다 시스템에 있어서,
    일련의 클럭펄스를 생성하기 위한 시스템 클럭;
    일련의 레이다 복귀신호들 각각을 샘플링하며, 클럭펄스주기의 정수값과 같은 값의 지속시간을 갖는 구역게이트;
    상기 드웰내의 전송 레이다펄스를 카운팅하기 위한 카운터를 포함하며, 상기 각 전송펄스 후 선택된 시간 Δ에서 상기 구역게이트를 동작개시케 하고, 여기서 상기 선택된 시간 Δ는 소정갯수의 전송펄스 동안의 클럭펄스 주기인 정수 M이고 그 후에는 다른 정수값 M'로 변하는 상기 구역게이트 위치시스템; 그리고
    상기 각 드웰로부터 상기 물체의 상기 도플러 속도를 결정하기 위한 처리기를 구비함을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  5. 물체의 도플러속도를 결정하기 위하여 일련의 레이다 복귀신호를 처리하기 위한 것으로서, 상기 각각의 레이다 복귀신호는 일련의 전송 레이다펄스 각각을 반사시키는 상기 물체에 응답하여 생성되며, 상기 일련의 레이다 복귀신호는 연속적인 드웰의 순서에 따라 처리되며, 각각의 상기 드웰은 소정갯수의 레이다 복귀신호를 가지며, 상기 물체까지의 구역은 상기 구역게이트내의 소정의 희망 구역위치로부터 상기 구역게이트내의 소정의 초기 오프셋 구역위치에 있는 레이다 시스템에 있어서,
    일련의 클럭펄스를 생성하기 위한 시스템 클럭;
    일련의 레이다 복귀신호들 각각을 샘플링하며, 클럭펄스주기의 정수값과 같은 값의 지속시간을 갖는 구역게이트;
    상기 드웰내의 전송 레이다펄스를 카운팅하기 위한 카운터를 포함하며, 상기 각 전송펄스 후 선택된 시간 Δ에서 상기 구역게이트를 동작개시케 하고 상기 선택된 시간 Δ을 설정하며, 여기서 상기 선택된 시간 Δ는 소정갯수의 전송펄스 동안의 클럭펄스 주기인 정수 M이고 그 후에는 다른 정수값 M'로 변하고,
    상기 클럭펄스주기 T내에서 물체 위치의 클럭펄스주기 T의 소정의 부분적인 오프셋 δ에 따라, 상기 클럭펄스주기 T 내의 소정의 원하는 위치로부터 상기 정수 M을 결정하고, 상기 정수 M'는 상기 물체의 도플러 속도에 따라 정하는 구역게이트 위치시스템; 그리고
    상기 각 드웰로부터 상기 물체의 상기 도플러 속도를 결정하기 위한 처리기를 구비함을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 구역게이트 위치시스템은 M'=Tc/2VD(PRI)을 이용하여 M을 정하며, 여기서 T는 상기 클럭펄스주기이며, c는 광속도이고, VD는 상기 물체의 도플러 속도이고, PRI는 연속적으로 전송된 레이다펄스들 사이의 지속시간이며, , M=[1-(δ/T)]M'에 의해 M을 결정함을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  7. 물체의 도플러속도와 구역을 결정하기 위하여 일련의 레이다 복귀신호를 처리하기 위한 것으로서, 상기 각각의 레이다 복귀신호는 일련의 전송 레이다펄스 각각을 반사시키는 상기 물체에 응답하여 생성되며, 상기 일련의 레이다 복귀신호는 드웰의 순서로 처리되는 레이다 시스템에 있어서,
    일련의 클럭펄스를 생성하기 위한 시스템 클럭;
    복수개로 구성되며, 복수개 각각은 상기 클럭펄스에 응답하여 일련의 레이다 복귀신호들 각각을 샘플링하며, 복수개 각각은 클럭펄스주기의 정수값과 같은 값의 지속시간을 가지며, 복수개 각각은 상기 전송펄스들 중 대응되는 것 다음에 소정의 다른 시간에 동작개시되는 복수의 구역게이트;
    각 드웰내의 소정의 위치에 있는 상기 물체까지의 상기 구역을 유지하기 위한 것으로서, 상기 드웰들중 제1드웰의 레이다 복귀신호의 수와 연속되는 각 드웰의 상기 레이다 복귀신호의 수를 결정하기 위한 구역게이트 위치시스템; 그리고
    상기 각 드웰로부터 드웰내의 상기 물체의 상기 도플러 속도를 결정하기 위한 처리기를 구비함을 특징으로 하는 레이다 시스템.
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