KR100922443B1 - 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤처리 방법 - Google Patents

오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 미사일의 종류에 관계없이 미사일 센서가 목표물을 감지하였음을 파악할 수 있도록 해 주는, 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법은, 아날로그 신호를 수신하는 수신기(110), 상기 수신기(110)와 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140), 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)와 연결되어 신호의 분석을 수행하는 프로세서(150) 및 상기 프로세서(150)와 연결되어 상기 프로세서(150)에서 수행된 신호를 분석 과정 및 결과를 포함하는 정보를 저장하는 메모리(160)를 포함하여 이루어지는 센서 톤 처리 장치(100)를 사용하는 센서 톤 처리 방법에 있어서, a) 상기 수신기(110)에 의하여 미사일(200)에 구비된 미사일 센서(210)로부터 송신되는 아날로그 센서 신호가 수신되는 단계(S01); b) 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)에 의하여 신호가 디지타이징되는 단계(S03); c) 상기 프로세서(150)에 의하여, 신호 강도 검출(S11) 및 신호 강도 증감 검출(S12)이 순차적으로 수행되는 제1분석단계와, 신호의 FFT(Fast Fourier Transform) 분석(S21), 피크-밸리 강도 비율 및 주파수 간격 분석(S22) 및 주파수 영역 파라미터 변동 검출(S23)이 순차적으로 수행되는 제2분석단계가 동시에 또는 순차적으로 수행되는 분석 단계(S04); d) 상기 프 로세서(150)에 의하여, 제1분석단계의 분석 결과 및 제2분석단계의 분석 결과가 각각 신호 강도 증감에 대한 제1조건 및 주파수 간격 및 피크-밸리 강도 비율에 대한 제2조건을 동시에 만족시킴이 감지되는 단계(S05); e) 상기 프로세서(150)에 의하여 상기 미사일 센서(210)가 목표물을 감지했다고 판단되는 단계(S06); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
유도 미사일, 센서, 톤 감지, FFT, 신호 강도, 피크 크기, 피크 간격, 피크-밸리 비율

Description

오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법 {A Sensor Tone Managing Method for Guided Missiles using Audio Band Signal Analysis}
본 발명은 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절대적인 신호 규격이 없는 다양한 종류의 미사일 센서에 있어서 어떤 종류의 미사일 센서 신호이든 센서가 목표물을 감지하였음을 용이하게 판단할 수 있도록 해 주는, 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법에 관한 것이다.
미사일이란, 대포에서 발사되는 포탄처럼 겨냥을 해서 쏘는 것이 아니라, 그 체계 안에 사람의 감각ㆍ신경ㆍ두뇌에 상당하는 장치를 가지고 지상ㆍ함상ㆍ기상 등으로부터의 지령에 따라 미사일 자체 내의 기구에 의해서 발사된 후에도 속도 및 방향을 수정하여 목표에 도달해서 명중시키는 기능을 가지고 있는 무기이다. 미사일은 목표물을 감지해 내고 또한 목표물에 정확하게 도달하는 것이 관건인데, 예를 들어 비행기, 함정, 전차 또는 다른 미사일 등과 같이 고속으로 이동하는 물체에까지도 정확히 도달할 수 있어야만 한다. 이러한 조건을 만족시키기 위하여 다양한 목표 명중 방식이 연구되어 왔는데, 종래에는 지령 유도 방식, 빔 유도 방식 등과 같은 유도 방식이 사용되었으나, 이러한 유도 방식은 유도원을 떠난 미사일이 목표에 가까워짐에 따라 명중 오차가 증가한다는 문제점이 지적되어 왔으며, 따라서 명중률을 높이기 위한 경우 또는 고도가 낮아 유도가 적합하지 않은 경우에는 호밍 방식이 널리 사용되고 있다. 호밍 방식이란 미사일 자신이 목표를 잡아서 추적하는 것으로서, 목표에서 나온 열ㆍ빛ㆍ음ㆍ전파 등을 이용하여 추적하는 패시브 방식, 미사일이 전파(빛ㆍ음 등)를 발사하고 목표로부터 되돌아오는 반사파를 잡아서 추적하는 액티브 방식, 제3자가 발사하는 전파 등이 목표에 부딪쳐 되돌아오는 반사파를 이용하는 세미액티브 방식이 있다. 물론 이 뿐 아니라 미사일의 주목표, 사용 환경, 폭발력 등에 따라 미사일이 목표에 도달하도록 하기 위한 무수히 다양한 방식이 개발되고 사용되어 오고 있다.
그런데, 이와 같은 미사일 센서의 목표물 감지 신호는 특정국(개발국) 군 이외에는 기밀 사항으로서 그 신호의 조성이나 신호 변화 특성이 전혀 알려져 있지 않으며, 이 신호를 전자적으로 해석하는 방법 또한 알려져 있지 않아 해당 특정 국가(즉 해당 미사일을 개발하여 사용하는 국가)를 제외한 어떤 나라의 경우에도 이 신호의 의미를 전자적으로 파악하여 활용할 수 없다는 점은 자명한 사실이다. 예를 들어 AIM-9와 같은 미사일의 종류 역시 개발 세대, 센서 종류, 버전 등에 따라 다양하며, 동일한 종류의 미사일이라도 각개 제품의 개별 차이가 존재하여 절대적인 신호 규격이 존재하지 않을 뿐더러, 신호의 규격에 따른 세부적인 사항은 자국 내 군 내부에만 알려져 있기 때문이다. 또한, 상술한 바와 같이 무수히 다양한 방식을 사용하여 목표물을 감지하도록 되어 있는 바, 감지하고자 하는 신호의 종류에 따라 열 센서ㆍ빛 센서ㆍ음파 센서ㆍ전파 센서 등과 같이 센서 자체의 종류도 매우 다양하기 때문에, 이러한 다양한 미사일 센서들의 특성을 총괄적으로 파악한다는 것은 거의 불가능한 일이다. 결론적으로 미사일 센서의 신호를 전자적으로 감지하여 어떤 판단을 내리거나 각종 무장 시스템 등에서 활용하는 방법은 군사 기밀로서 현재까지 공개되어 있지 않을 뿐더러 향후에도 널리 공개되지 않을 것임은 자명한 사실이다.
특히 추적 목표물이 감지됨을 알리는 신호는, 사람이 직관적으로 정상 상태와의 차이점을 구분하는 것이 가능하나, 전자적으로 명확하게 정상 상태와 목표물 감지 상태를 구분하여 활용하는 예는 없거나 군사 비밀로 취급되어 알려지지 않고 있다. 심지어 이 감지 신호를 활용하여야 하는 우방국의 공군 조종사 양성과정에서도 "인터컴 헤드셋으로 미사일의 센서 신호를 청취하고 있다가 목표물을 감지한 톤이 발생되면" 이라는 식으로 모호하게 설명되고 있다. 즉, 종래에는 추적 목표물이 감지되었음을 파악하기 위하여, 사람이 센서 신호를 청취하다가 정상적인 상태와 신호 톤이 달라졌음을 감지하여 사람에 의하여 판단이 취해지도록 되어 있었다. 이에 따라 청취자의 경험, 숙련도, 청취자 자신의 육체적ㆍ정신적 건강 상태 등에 따라 판단의 신뢰성이 큰 차이를 보이게 되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 청취자가 미사일의 목표물 감지 여부를 올바르게 판단하였다 할지라도, 청취자가 불의한 목적을 가지고 아군 또는 우방군에게 고의적으로 잘못된 정보를 보고하게 될 가능성이 있다. 그런데 종래의 방식은 청취자의 판단 및 보고에 전적으로 의존하는 방식인 바, 청취자가 판단을 제대로 하지 못한 것인지 고의로 잘못된 보고를 한 것인지의 여부를 밝혀낼 방법이 전무하기 때문에, 이러한 문제에 대한 대처 방안이 전혀 없는 문제점도 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 미사일의 종류에 관계없이 미사일 센서가 목표물을 감지하였음을 파악할 수 있도록 해 주는, 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법은, 아날로그 신호를 수신하는 수신기(110), 상기 수신기(110)와 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140), 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)와 연결되어 신호의 분석을 수행하는 프로세서(150) 및 상기 프로세서(150)와 연결되어 상기 프로세서(150)에서 수행된 신호를 분석 과정 및 결과를 포함하는 정보를 저장하는 메모리(160)를 포함하여 이루어지는 센서 톤 처리 장치(100)를 사용하는 센서 톤 처리 방법에 있어서, a) 상기 수신기(110)에 의하여 미사일(200)에 구비된 미사일 센서(210)로부터 송신되는 아날로그 센서 신호가 수신되는 단계(S01); b) 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)에 의하여 신호가 디지타이징되는 단계(S03); c) 상기 프로세서(150)에 의하여, 신호 강도 검출(S11) 및 신호 강도 증감 검출(S12)이 순차적으로 수행되는 제1분석단계와, 신호의 FFT(Fast Fourier Transform) 분석(S21), 피크-밸리 강도 비율 및 주파수 간격 분석(S22) 및 주파수 영역 파라미터 변동 검출(S23)이 순차적으로 수행되는 제2분석단계가 동시에 또는 순차적으로 수행되는 분석 단계(S04); d) 상기 프로세서(150)에 의하여, 제1분석단계의 분석 결과 및 제2분석단계의 분석 결과가 각각 신호 강도 증감에 대한 제1조건 및 주파수 간격 및 피크-밸리 강도 비율에 대한 제2조건을 동시에 만족시킴이 감지되는 단계(S05); e) 상기 프로세서(150)에 의하여 상기 미사일 센서(210)가 목표물을 감지했다고 판단되는 단계(S06); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 센서 톤 처리 장치(100)는 상기 수신기(110)와 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140) 사이에 앰플리파이어(120)를 더 구비하며, 상기 센서 톤 처리 방법은 상기 a) 단계와 상기 b) 단계 사이에, f) 상기 앰플리파이어(120)에 의하여 상기 수신기(110)를 통해 입력된 상기 미사일 센서(210)의 아날로그 신호가 증폭되어 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)로 전달되는 단계(S02); 를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 디지타이저(140)는 상기 b) 단계에서 8KHz 이상 24KHz 이하 범위 내의 값을 갖는 샘플링 주파수 및 12비트 이상 16비트 이하 범위 내의 값을 갖는 샘플링 깊이로 디지타이징하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 디지타이저(140)는 상기 b) 단계에서 11.05KHz 이상 22.1KHz 이하 범위 내의 값을 갖는 샘플링 주파수로 디지타이징하는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 c) 단계의 제1분석단계는 최근 제1소정개수만큼의 디지타이즈된 샘플의 신호 강도 절대값의 평균을 산출하고 이를 평균 신호 강도로 설정하는 상기 신호 강도 검출(S11) 단계 및 상기 산출된 평균 신호 강도가 제1소정비율 이상 변화하는 제1조건이 만족되는지의 여부를 검출하는 상기 신호 강도 증감 검출(S12) 단계가 순차적으로 수행되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제1소정개수는 감지된 신호의 중심 주파수의 크기를 f0, 샘플링 주파수를 fs라 할 때, 하기의 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007094572963-pat00001
또는, 상기 제1소정개수는 100개 이상 4000개 이하의 범위 내의 값인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1조건은 신호 강도에 대하여 최종 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값의 증가 또는 감소가 제1소정비율 이상이면 만족되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 제1소정비율은 10%인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 c) 단계의 제2분석단계는 최근 제2소정개수만큼의 디지타이즈된 샘플의 FFT 분석을 수행하는 상기 FFT 분석 단계(S21), 주파수 피크 크기가 제2-1소정비율 이상 변하는 제2-1조건, 주파수 피크 사이의 간격이 제2-2소정비율 이상 변하는 제2-2조건, 피크-밸리 강도 비율이 제2-3소정비율 이상 변하는 제2-3조건이 각각 만족되는지의 여부를 검출하는 상기 피크-밸리 강도 비율 및 주파수 간격 분석 단계(S22) 및 상기 제2-1조건, 제2-2조건 및 제2-3조건 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 조건이 만족되면 제2조건이 만족되는 것으로 판단하는 주파수 영역 파 라미터 변동 검출 단계(S23)가 순차적으로 수행되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제2소정개수는 상기 제1소정개수 이상 24000 이하의 범위 내의 값인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2-1조건은 주파수 피크 크기에 대하여 최종 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값의 증가 또는 감소가 제2-1소정비율 이상이면 만족되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 제2-1소정비율은 10%인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2-2조건은 주파수 피크 사이 간격에 대하여 최종 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값의 증가 또는 감소가 제2-2소정비율 이상이면 만족되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 제2-2소정비율은 5%인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2-3조건은 피크-밸리 강도 비율에 대하여 최종 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값의 증가가 제2-3소정비율 이상이면 만족되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 제2-3소정비율은 10%인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 절대적인 신호 규격 없이 다양한 종류의 신호들을 사용하는 다양한 미사일 센서에 대하여, 미사일의 종류에 관계없이 미사일이 목표물을 감지하였음을 용이하게 파악할 수 있게 해 주는 효과가 있다. 특히, 종래에는 미사일 센서 신호를 사람이 직접 청취하면서 판단하였던 바, 목표물 감지가 청취자의 판단에 의하여 이루어졌기 때문에 청취자의 경험 및 숙련도에 따라 판단의 신뢰성이 크 게 달라지는 문제가 있었으나, 본 발명에 의하면 통계적 기법에 의한 알고리즘을 통해 자동으로 미사일이 목표물을 감지하였음을 판단하게 함으로써 판단에 대한 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 종래에 청취자의 판단 및 보고에 전적으로 의존하였기 때문에 청취자의 판단 내용과 보고 내용이 일치하는지의 여부를 제3자가 판단하기가 불가능하였던 문제점에 대해서도, 인간의 가치 판단이 개입되지 않고 기계에 의해 자동으로 목표물 감지 판단이 이루어짐으로써 객관적인 기준이 마련되어 상술한 바와 같은 문제점을 원천적으로 해결할 수 있게 해 주는 효과가 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 AIM-9 미사일 센서의 목표 미감지시 출력 파형을, 도 2는 AIM-9 미사일 센서의 목표 감지시 출력 파형을 각각 도시하고 있다. 또한, 도 1(B) 및 도 2(B)는 각각 미감지시 및 감지시 한 주기 내에서의 상세 파형을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 미사일 센서가 목표물을 감지하지 못한 상태(이를 정상 상태라 칭하기로 한다)에서는 대체적으로 고른 파형을 보이고 있는 반면, 미사일 센서가 목표물을 감지한 상태(이를 감지 상태라 칭하기로 한다)에서는 파형이 대체로 주기적 이기는 하나 한 주기 내에서의 변화가 정상 상태에 비해 훨씬 급격하게 나타나고 있음을 알 수 있다.
AIM-9 미사일의 센서 신호는 64V P-P의 음향 신호 대역 아날로그 신호이며, 일반적으로 조종사가 이 음향 신호를 조작자(조종사)의 헤드셋으로 연결한다. 조종사는 인터컴 등의 장치를 이용하여 이 신호를 적절히 조절, 청취하고 있다가 신호의 특성이 변경되면 미사일에 장착된 센서가 목표물을 감지하였음을 인지하게 되며, 그에 따르는 적절한 반응을 취한다. 이런 시스템 구조상 미사일 센서가 무장을 감지했음을 알려주는 별도의 신호는 제공되지 않으며, 따라서 AIM-9 미사일의 센서 감지 신호를 다른 장비나 시스템에서 사용하기 위해서는 전술한 아날로그 신호를 사용하여야 한다. 이 때, AIM-9 미사일의 센서 감지 신호는 미사일의 계열, 종류, 버전에 따라 모두 다르며, 동일한 미사일의 개별 제품마다의 차이까지 존재하기 때문에 일률적으로 특정한 신호의 특성을 감지하여 적용하기도 곤란하다.
위에서는 AIM-9 미사일의 예를 들어 설명하였으나, 일반적으로 종래의 다른 미사일의 경우에도 이와 비슷한 방식을 사용하여 미사일의 감지 상태를 판단하여 왔다. 본 발명은, 이와 같이 사람이 판단 주체인 데서 오는 다양한 문제점들을 해결하고자, 하기에 서술하는 바와 같은 미사일의 감지 상태 자동 판단 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
도 3은 본 발명에 의한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법의 단계 흐름도이며, 도 4는 본 발명에 의한 유도 미사일 센서 톤 처리 장치의 간략한 시스템 블록도이 다. 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 센서 톤 처리 방법을 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이, 미사일 센서 신호는 아날로그 신호이다. 따라서 미사일 센서(210) 신호가 수신기(110)로 전송되어 입력(S01)된 후, 디지털 분석이 가능하도록 상기 수신기(110)에 연결된 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)가 상기 센서 신호를 디지타이징(S03)한다. 통상적으로 미사일 센서(210)의 아날로그 신호의 캐리어 주파수는 2KHz 미만임이 알려져 있으므로, 미사일 센서(210) 신호의 디지타이징을 위한 샘플링 주파수는 나이키스트 샘플링 이론을 적용하면 이론적으로 4kHz 이상이면 되나, 정확한 분석을 위하여 8kHz 이상인 것이 바람직하다. 또한, 샘플링 깊이는 제한이 없으나 음향 품질을 고려하여 12비트 이상으로 하며, 계산 속도 및 메모리 크기를 고려하여 16비트 이하로 하는 것이 바람직하다. 물론, 이 단계에서의 파라미터 수치(즉 샘플링 주파수, 샘플링 깊이 등)는 대상 무장에 따라 달라질 수 있으며, 상술한 파라미터 수치는 하나의 실시예로서, 일반적으로 상기 디지타이저(140)는 상기 센서 신호를 8kHz 이상 24kHz 이하 범위내의 값을 갖는 샘플링 주파수 및 12비트 이상 16비트 이하 범위 내의 값을 갖는 샘플링 깊이로 디지타이징하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 디지타이저(140)는 11.05KHz 이상 22.1KHz 이하 범위 내의 값을 갖는 샘플링 주파수를 사용할 수 있다.
또한, 상기 수신기(110)가 상기 미사일 센서(210)의 아날로그 신호를 입력(S01)받은 후 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)가 디지타이징(S03)하기 이전에, 분석이 용이해지도록 신호의 강도, 즉 전압을 적절하게 조절(S02)하는 것이 바람직하며, 이를 구현하기 위해 상기 수신기(110) 및 상기 A/D 컨버터(130) 사 이에 앰플리파이어(120)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이 미사일 센서 신호를 디지타이징(S03)한 후, 프로세서(150)에서 신호의 분석을 수행(S04)하게 된다. 본 발명에서 신호의 분석은 다음과 같은 두 가지의 방법으로 수행된다.
먼저, 제1분석단계는 신호 강도 검출(S11) 및 신호 강도 증감 검출(S12)이 순차적으로 수행됨으로써 구현된다.
보다 상세히 설명하자면, 상기 신호 강도 검출(S11) 단계에서는 상기 프로세서(150)가 최근 제1소정개수만큼의 디지타이즈된 샘플의 신호 강도 절대값의 평균을 산출하고 이를 평균 신호 강도로 설정한다. 상기 제1소정개수는 감지된 신호의 중심 주파수와 샘플링 주파수의 크기로서 결정할 수 있는데, 중심 주파수의 크기를 f0, 샘플링 주파수를 fs라 하고, 통계적 정확도를 위하여 100개의 주기를 포함하도록 샘플링 개수를 정할 때, 다음과 같이 결정할 수 있다.
Figure 112007094572963-pat00002
이 때, f0는 항공기에서 사용하는 음성 대역으로서 최대 4kHz라는 것이 잘 알려져 있다. f0가 4kHz일 경우 상술한 바와 같이 샘플링 주파수(fs)를 8kHz 이상 24kHz 이하로 하면 샘플링 개수는 200개 이상 600개 이하가 된다. 또는 보다 바람직한 실시예로 샘플링 주파수는 22.1kHz로 하면 샘플링 개수는 553이 된다. 이와 같이 결정된 샘플링 개수는 f0가 4kHz 이하인 경우 충분한 값인데, 상술한 바와 같이 미사일 센서 신호는 2kHz 미만이라는 점이 잘 알려져 있으므로, 샘플링 개수는 보다 여유를 가질 수 있는 범위로서 100개 이상 4000개 이하인 것이 바람직하다. 물론, 시스템을 간단히 하기 위하여 미사일 종류, 운용 조건 등에 따라 상기 범위 내에서 적절하게 결정된 고정된 값을 사용하여도 무방하며, 또는 연산의 최적화를 위하여 매 계측마다 위의 식을 적용하여 샘플링 개수를 정하여도 무방하다.
또한, 상기 신호 강도 증감 검출(S12) 단계에서는, 상기 산출된 평균 신호 강도가 제1소정비율 이상 변화하는 제1조건이 만족되는지의 여부를 검출하게 되는데, 상기 제1소정비율은 탑재 무장의 종류나 무장의 탑재 방법에 따라 가변적일 수 있다. 신호 강도 증감 검출의 제1조선을 보다 구체적으로 설명하면, 정상 상태의 센서 출력의 강도를 연속적으로 측정하여 최종 10회의 평균값 대비 이전 10회(즉 최종 10회 이전의 10회)의 평균값의 증감이 제1소정비율 이상이면 제1조건이 만족되었다고 판단하게 된다. 상기 제1소정비율은 10%인 것이 바람직하다.
또한, 제2분석단계는 신호의 FFT(Fast Fourier Transform) 분석(S21), 피크-밸리 강도 비율 및 주파수 간격 분석(S22) 및 주파수 영역 파라미터 변동 검출(S23)이 순차적으로 수행됨으로써 구현된다.
보다 상세히 설명하자면, 상기 FFT 분석 단계(S21)에서는 최근 제2소정개수만큼의 디지타이즈된 샘플의 FFT 분석을 수행한다. 도 5는 신호의 FFT 분석 일실시 예를 도시하고 있다. 상기 제2소정개수는 미사일 종류, 운용 조건 등에 따라 달라질 수 있으며, 일례로 미사일이 AIM-9인 경우 1024개로 정해질 수 있는데, 보다 일반적으로는 제1소정개수 이상 샘플링 주파수 이하인 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 피크-밸리 강도 비율 및 주파수 간격 분석 단계(S22)에서는, 상기 FFT 분석 단계(221)의 FFT 분석 결과를 기반으로 주파수 피크 크기가 제2-1소정비율 이상 증가 또는 감소하는 제2-1조건, 주파수 피크 사이의 간격이 제2-2소정비율 이상 증가 또는 감소하는 제2-2조건, 피크-밸리 강도 비율이 제2-3소정비율 이상 증가하는 제2-3조건 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 조건이 만족되는지의 여부를 검출한다. 보다 구체적으로 설명하자면, 상기 제2-1조건은 주파수 피크 크기에 대하여 최근 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값이 제2-1소정비율 이상 증가 또는 감소하면 만족되며, 상기 제2-2조건은 주파수 피크 사이의 간격에 대하여 최근 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값이 제2-2소정비율 이상 증가 또는 감소하면 만족되고, 상기 제2-3조건은 피크-밸리 강도 비율에 대하여 최근 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값이 제2-3소정비율 이상 증가하면 만족된다. 도 6은 정상 상태 및 감지 상태 신호의 FFT 분석 및 비교 일실시예를 도시하고 있는데, 정상 상태 신호의 FFT 분석 결과는 연한 색으로, 감지 상태 신호의 FFT 분석 결과는 진한 색으로 표시되어 있다. 도 6에서 ①은 주파수 피크 크기 변화를, ②는 주파수 피크 사이의 간격 변화를, ③은 피크-밸리 강도 비율 변화를 각각 비교하고 있다. 또한, 상기 제2-1소정비율, 제2-2소정비율 및 제2-3소정비율은 역시 미사일 종류, 운용 조건 등에 따라 달라질 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 제2-1소정비율은 10%, 상기 제2-2소정비율은 5%, 상기 제2-3소정비율은 10%인 것이 바람직하다.
마지막으로 주파수 영역 파라미터 변동 검출 단계(S23)에서는, 상기 제2-1조건, 제2-2조건 및 제2-3조건 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 조건이 만족되면 제2조건이 만족되는 것으로 판단한다.
이와 같이 상기 프로세서(150)에 의한 분석 단계(S04)는 제1분석단계(S11~S12) 및 제2분석단계(S21~S23)로 이루어지는데, 상기 제1분석단계(S11~S12) 및 제2분석단계(S21~S23)는 동시에 이루어져도 무방하며, 순차적으로 이루어져도 무방하다.
상기 분석 단계(S04)가 완료된 후, 상기 프로세서(150)가 상기 제1조건 및 제2조건이 동시에 만족되었음을 감지하면(S05), 상기 프로세서(150)는 상기 미사일 센서(210)가 목표물을 감지했다고 판단(S06)하게 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
도 1은 AIM-9 미사일 센서의 목표 미감지시 출력 파형.
도 2는 AIM-9 미사일 센서의 목표 감지시 출력 파형.
도 3은 본 발명에 의한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법의 단계 흐름도.
도 4는 본 발명에 의한 유도 미사일 센서 톤 처리 장치의 시스템 블록도.
도 5는 신호의 FFT 분석 일실시예.
도 6은 정상 상태 및 감지 상태 신호의 FFT 분석 및 비교 일실시예.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
100: (본 발명의) 센서 톤 처리 장치
110: 수신기 120: 앰플리파이어
130: A/D 컨버터 140: 디지타이저
150: 프로세서 160: 메모리
200: 유도 미사일 210: 미사일 센서

Claims (9)

  1. 아날로그 신호를 수신하는 수신기(110), 상기 수신기(110)와 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140), 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)와 연결되어 신호의 분석을 수행하는 프로세서(150) 및 상기 프로세서(150)와 연결되어 상기 프로세서(150)에서 수행된 신호를 분석 과정 및 결과를 포함하는 정보를 저장하는 메모리(160)를 포함하여 이루어지는 센서 톤 처리 장치(100)를 사용하는 센서 톤 처리 방법에 있어서,
    a) 상기 수신기(110)에 의하여 미사일(200)에 구비된 미사일 센서(210)로부터 송신되는 아날로그 센서 신호가 수신되는 단계(S01);
    b) 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)에 의하여 신호가 디지타이징되는 단계(S03);
    c) 상기 프로세서(150)에 의하여, 신호 강도 검출(S11) 및 신호 강도 증감 검출(S12)이 순차적으로 수행되는 제1분석단계와, 신호의 FFT(Fast Fourier Transform) 분석(S21), 피크-밸리 강도 비율 및 주파수 간격 분석(S22) 및 주파수 영역 파라미터 변동 검출(S23)이 순차적으로 수행되는 제2분석단계가 동시에 또는 순차적으로 수행되는 분석 단계(S04);
    d) 상기 프로세서(150)에 의하여, 제1분석단계의 분석 결과 및 제2분석단계의 분석 결과가 각각 신호 강도 증감에 대한 제1조건 및 주파수 간격 및 피크-밸리 강도 비율에 대한 제2조건을 동시에 만족시킴이 감지되는 단계(S05);
    e) 상기 프로세서(150)에 의하여 상기 미사일 센서(210)가 목표물을 감지했다고 판단되는 단계(S06);
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 센서 톤 처리 장치(100)는 상기 수신기(110)와 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140) 사이에 앰플리파이어(120)를 더 구비하며,
    상기 센서 톤 처리 방법은 상기 a) 단계와 상기 b) 단계 사이에
    f) 상기 앰플리파이어(120)에 의하여 상기 수신기(110)를 통해 입력된 상기 미사일 센서(210)의 아날로그 신호가 증폭되어 상기 A/D 컨버터(130) 및 디지타이저(140)로 전달되는 단계(S02);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 디지타이저(140)는 상기 b) 단계에서
    8KHz 이상 24KHz 이하 범위 내의 값을 갖는 샘플링 주파수 및 12비트 이상 16비트 이하 범위 내의 값을 갖는 샘플링 깊이로 디지타이징하는 것을 특징으로 하는 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 c) 단계의 제1분석단계는
    최근 제1소정개수만큼의 디지타이즈된 샘플의 신호 강도 절대값의 평균을 산출하고 이를 평균 신호 강도로 설정하는 상기 신호 강도 검출(S11) 단계 및
    상기 산출된 평균 신호 강도가 제1소정비율 이상 변화하는 제1조건이 만족되는지의 여부를 검출하는 상기 신호 강도 증감 검출(S12) 단계가 순차적으로 수행되어 이루어지되,
    상기 제1소정개수는 감지된 신호의 중심 주파수의 크기를 f0, 샘플링 주파수를 fs라 할 때, 하기의 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법.
    Figure 112007094572963-pat00003
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제1조건은
    신호 강도에 대하여 최종 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값의 증가 또는 감소가 제1소정비율 이상이면 만족되되, 상기 제1소정비율은 10%인 것을 특징으로 하는 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 c) 단계의 제2분석단계는
    최근 제2소정개수만큼의 디지타이즈된 샘플의 FFT 분석을 수행하는 상기 FFT 분석 단계(S21),
    주파수 피크 크기가 제2-1소정비율 이상 변하는 제2-1조건, 주파수 피크 사이의 간격이 제2-2소정비율 이상 변하는 제2-2조건, 피크-밸리 강도 비율이 제2-3소정비율 이상 변하는 제2-3조건이 각각 만족되는지의 여부를 검출하는 상기 피크-밸리 강도 비율 및 주파수 간격 분석 단계(S22) 및
    상기 제2-1조건, 제2-2조건 및 제2-3조건 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 조건이 만족되면 제2조건이 만족되는 것으로 판단하는 주파수 영역 파라미터 변동 검출 단계(S23)가 순차적으로 수행되어 이루어지고,
    제2소정개수는 상기 제1소정개수 이상 24000 이하의 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제2-1조건은
    주파수 피크 크기에 대하여 최종 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값의 증가 또는 감소가 제2-1소정비율 이상이면 만족되되, 상기 제2-1소정비율은 10%인 것을 특징으로 하는 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 제2-2조건은
    주파수 피크 사이 간격에 대하여 최종 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값의 증가 또는 감소가 제2-2소정비율 이상이면 만족되되, 상기 제2-2소정비율은 5%인 것을 특징으로 하는 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 제2-3조건은
    피크-밸리 강도 비율에 대하여 최종 10회의 평균값 대비 이전 10회의 평균값의 증가가 제2-3소정비율 이상이면 만족되되, 상기 제2-3소정비율은 10%인 것을 특징으로 하는 오디오 대역신호 분석기법을 이용한 유도 미사일 센서 톤 처리 방법.
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