KR100973039B1

KR100973039B1 - 레이더 펄스의 클러스터링 방법

Info

Publication number: KR100973039B1
Application number: KR1020090120630A
Authority: KR
Inventors: 정지훈
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2010-07-29

Abstract

레이더 펄스의 클러스터링 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 레이더 펄스의 클러스터링 방법은, (a) 펄스 데이터를 도착 시간(TOA)과 펄스 진폭(PA)을 축으로 하는 2차원 좌표계 상에 플로팅하는 단계; (b) 플롯된 점들에 대하여 특정 점을 시작점으로 삼아 가장 가까운 점을 연달아 연결하고 연결되는 점들로 클러스터를 형성하는 방식으로, 복수 개의 클러스터들을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 형성된 클러스터들 중 적어도 일부를 클러스터들 간의 거리에 기초하여 선택적으로 병합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전자전, 레이더 펄스, 클러스터링

Description

레이더 펄스의 클러스터링 방법{Clustering method of radar pulse}

본 발명은 전자전에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방위와 주파수가 유사한 레이더 펄스를 효과적으로 분리할 수 있는 레이더 펄스의 클러스터링 방법에 관한 것이다.

전자전(EW: Electronic Warfare)이란, 적이 사용하는 전자파를 탐지하거나 역 이용하여 적의 군사 작전 효과를 저하시키고, 아군의 전자파 사용은 적으로부터 방해받지 않도록 보호하는 제반 군사 행위를 말한다. 전자파를 사용하는 무기에는 지상의 통신 장비로부터 각종 레이더나 미사일에 이르기까지 그 종류가 매우 다양하고 운용 주파수 대역이 매우 광범위하다는 특징을 갖고 있다.

전자전 지원 시스템은 수신된 RF 신호의 펄스 특성을 측정하고, 수집된 데이터로부터 어떤 규칙, 상관관계, 연속성을 가지는 펄스열들을 식별한다. 전자전 지원 시스템은 수집된 데이터의 특성을 분석하고, 에미터 식별 데이터(EID: Emitter Identification Data)와의 비교를 통하여 신호 에미터를 식별한다. 복잡한 레이더 신호 환경에서는 실시간으로 개별 레이더 신호를 식별하기 위해 빠르고 정확한 신호 분석 능력이 요구된다. 따라서 신호 분석에 드는 부담을 경감시키고 신뢰성 있 는 분석을 수행하기 위하여 레이더 펄스를 클러스터링하는 방법이 요구된다.

기존 레이더 펄스 클러스터링 기법으로, 방위 기반이나 주파수 기반으로 클러스터링하는 기법이 존재하였으나, 이들 기법은 방위와 주파수가 유사한 레이더 펄스는 분리하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 방위와 주파수가 유사한 레이더 펄스를 효과적으로 분리할 수 있는 레이더 펄스의 클러스터링 방법 및 그 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 레이더 펄스의 클러스터링 방법은, (a) 펄스 데이터를 도착 시간(TOA)과 펄스 진폭(PA)을 축으로 하는 2차원 좌표계 상에 플로팅하는 단계; (b) 플롯된 점들에 대하여 특정 점을 시작점으로 삼아 가장 가까운 점을 연달아 연결하고 연결되는 점들로 클러스터를 형성하는 방식으로, 복수 개의 클러스터들을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 형성된 클러스터들 중 적어도 일부를 클러스터들 간의 거리에 기초하여 선택적으로 병합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 (b) 단계는, 상기 플롯된 점들에 대하여 특정 점을 시작점으로 삼아 상기 2차원 좌표계의 어느 한 축을 기준으로 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점을 연달아 연결할 수 있다.

또한, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 플롯된 점들에 대하여 특정 점을 시작점으로 삼아 상기 2차원 좌표계의 어느 한 축을 기준으로 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점을 연달아 연결하는 단계; (b2) 상기 (b1) 단계의 수행 결과 연 결되지 않은 점들을 대상으로 상기 (b1) 단계를 반복하는 단계; 및 (b3) 상기 (b1) 단계 및 (b2) 단계의 수행 결과 연결된 점들을 묶어서 클러스터들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 (c) 단계는, 상기 클러스터들 중 한 기준 클러스터를 기준으로 다른 클러스터의 점 k와 상기 점 k에 인접한 기준 클러스터의 두 점 n, n+1을 고려하여 상기 점 k와 상기 점 n+1 간의 거리 및 상기 점 n과 상기 점 n+1 간의 거리의 비교 결과에 따라서 상기 다른 클러스터를 상기 기준 클러스터에 선택적으로 병합할 수 있다.

또한, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 점 k와 상기 점 n+1 간의 거리가 상기 점 n과 상기 점 n+1 간의 거리에 일정 상수를 곱한 값보다 작은지 판단하는 단계; 및 (c2) 상기 (c1) 단계가 참인 경우 상기 다른 클러스터를 상기 기준 클러스터에 병합하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 도착 시간(TOA)과 펄스 진폭(PA)은 PDW(Pulse Description Word)로부터 획득할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상기된 본 발명에 따른 레이더 펄스의 클러스터링 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.

상기된 본 발명에 의하면, 펄스 데이터를 도착 시간(TOA)과 펄스 진폭(PA)을 축으로 하는 2차원 좌표계 상에 플로팅하고, 플롯된 점들을 가지고 클러스터를 형 성하고 또한 병합함으로써, 방위와 주파수가 유사한 레이더 펄스를 효과적으로 분리할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 펄스의 클러스터링 방법이 적용되는 전자전 지원 시스템의 개략적인 블록도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, RF 수신부(10)는 레이더들로부터 전송되는 개별 펄스들을 측정하고, 각 측정된 펄스 샘플에 대하여 미리 정의된 형태의 PDW(Pulse Description Word)를 생성한다. PDW는 펄스폭(PW: Pulse Width), 펄스 진폭(PA: Pulse Amplitude), 주파수(Frequency), 도래각(AOA: Angle of Arrival), 도착 시간(TOA: Time of Arrival) 등과 같은 파라미터 정보로 이루어진다. RF 수신부(10)에서 생성된 PDW는 신호 검출부(20)로 전달된다.

신호 검출부(20)는 신호 클러스터링 처리부(30), 신호 분석 처리부(40), 에미터 식별 처리부(40)로 이루어진다. 신호 클러스터링 처리부(30)는 수신된 펄스 데이터를 PDW의 특정 파라미터들을 이용하여 클러스터링한다. 클러스터링 후에, 신호 분석 처리부(40)는 클러스터 정보에 기초하여 레이더 펄스 열들을 분석하고, 에 미터 식별 처리부(50)는 에미터 식별 데이터(EID)와의 비교를 통하여 에미터를 식별한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 펄스의 클러스터링 방법을 나타낸 흐름도이다.

우선, 입력되는 펄스 데이터를 PDW에 포함된 정보 중 도착 시간(TOA)과 펄스 진폭(PA)을 축으로 하는 2차원 좌표계 상에 플로팅한다(210단계). 이때, TOA를 X축으로 하고 PA를 Y 축으로 하거나, PA를 X축으로 하고 TOA를 Y축으로 할 수 있다. 본 실시예에서는 TOA를 X축으로 하고 PA를 Y축으로 하는 것을 전제로 설명하기로 한다.

도 3은 TOA를 X축으로 하고 PA를 Y축으로 하여 펄스 데이터가 2차원 좌표계 상에 플로팅된 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 각 일련의 펄스 데이터가 2차원 좌표계 상에 점들 표시된다.

210단계 후에, 플롯된 점들에 대하여 X축 또는 Y축 중 어느 한 축을 기준으로 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점을 연결해 나간다(220단계). 본 실시예에서는 X축을 기준으로 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점을 연결해 나가는 것을 전제로 설명하기로 한다.

220단계를 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

우선, 플롯된 점들 중 특정 점(예를 들어 X 좌표 값이 가장 작은 점)을 시작점으로 삼는다. 그러면, 도 3에서 가장 좌측 하단의 (X=130.313, Y=-67.2) 값을 가지는 점이 시작점으로 정해진다. 그리고 이 점을 시작으로 X 좌표값이 증가하는 방 향으로 가장 가까운 점을 검출하여 연달아 연결해 나간다. 이렇게 연결된 결과가 도 4에서 흑색 선으로 도시되어 있다. 이 과정을 한번 수행하고 나면, 연결되지 않은 점들이 생기게 마련이다. 도 5를 참조하면, 연결되지 않은 점들을 a, b, c, d, e로 표시하였다. 이제 연결되지 않은 점들을 대상으로 위와 마찬가지로, 특정 점을 시작점으로 삼아 X 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점을 연달아 검출하여 연결해 나간다. 이때 가장 가까운 점이 이미 연결을 가지는 점이라면 연결을 중단한다. 도 5를 참조하면, 점 a, b, c, e는 X 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점(점 a, b, c, e에 각각 붉은 선으로 연결된 점)이 이미 연결을 가지는 점이므로 연결 과정이 수행되지 않는다. 점 d를 시작점으로 X 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점들을 연결해 나가면 도 5에서 도시된 바와 같이 점들이 연결된다(하늘색 선으로 표시). 하늘색 선으로 연결된 점들 중 가장 오른쪽 점(X≒130.348, Y≒-62.4)에서 X 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점(청색으로 연결된 점)은 이미 연결을 가지는 점이므로 연결 과정이 중단된다.

상기된 220단계 과정을 수행하고 나면, 연결된 점의 집합들이 생기게 된다. 여기서, "연결된 점의 집합"이란 점 하나만을 원소로 가지는 집합도 포함하는 개념이다.

220단계 이후에, 연결된 점들(또는 점)끼리 묶어서 클러스터를 형성한다(230단계). 도 5를 참조하면, 흑색 선으로 연결된 점들이 하나의 클러스터를, 점 a, b, c, e가 각각 하나의 클러스터를, 그리고 하늘색 선으로 연결된 점들이 하나의 클러스터를 형성하게 된다. 도시된 예에서는 이와 같이 6개의 클러스터가 형성되게 된 다.

본 발명의 실시예에서는, 이렇게 형성된 클러스터를 가지고, 클러스터 간의 거리에 기초하여, 클러스터들 중 일부 클러스터를 병합하거나 또는 병합 대상에서 제외하고 별개의 클러스터로 취급한다. 후술할 240단계 내지 280단계를 통하여 이 과정을 보다 상세하게 설명한다.

230단계 이후에, 한 클러스터를 기준으로 다른 클러스터의 가장 가까운 점 k와 점 k에 인접한 기준이 되는 클러스터의 두 점 n, n+1을 고려하여, 점 k와 점 k에 가장 가까운 점 n+1 과의 거리 d_k~(n+1)를, 점 n과 점 n+1과의 거리 d_n~(n+1)에 1 이상의 일정 상수(예컨대, 2) m을 곱한 값 d_n~(n+1)*m과 비교한다(240단계). 이하에서는 상기 일정 상수를 편의상 병합 상수라 칭하기로 한다.

여기서, d_k~(n+1)이 d_n~(n+1)에 병합 상수를 곱한 값보다 작다는 것은, 점 k가 기준이 되는 클러스터의 연결된 두 점 간의 거리를 고려할 때 기준이 되는 클러스터에서 비교적 멀리 떨어져 있지 않음을 의미한다. 반대로, d_k~(n+1)이 d_n~(n+1)에 병합 상수를 곱한 값보다 크다는 것은 점 k가 기준이 되는 클러스터의 연결된 두 점 간의 거리를 고려할 때 기준이 되는 클러스터에서 비교적 멀리 떨어져 있음을 의미한다.

따라서, 240단계의 비교 결과 d_k~(n+1) < d_n~(n+1)*m이면(250단계) 점 k를 포함하는 클러스터를 기준이 되는 클러스터에 병합하고(260단계), 그렇지 않으면 점 k를 포함하는 클러스터는 병합 대상에서 제외시키고 별개의 클러스터로 취급한다(270단계).

그리고 260단계 및 270단계에서의 병합 결과를 반영하여 클러스터를 재구성한다(280단계).

도 6a는 도 5에서와 같이 형성된 클러스터에 대하여, 흑색 선으로 연결된 클러스터를 기준으로 클러스터가 병합되는 모습의 예를 나타낸 도면으로서, 도 5의 점 a 부근을 확대한 도면이다.

도 6a를 참조하면, 점 k(=점 a)와, 흑색 선으로 연결된 클러스터의 두 점 n, n+1이 고려된다. 도 6a에서, 점 k와 그에 가장 가까운 점 n+1 간의 거리 d_k~(n+1)은 점 n과 점 n+1 간의 거리 d_n~(n+1)에 병합 상수 2를 곱한 값보다 작음을 알 수 있다. 따라서 점 a(점 a를 포함하는 클러스터)는 기준 클러스터에 병합된다.

병합 결과를 반영하여 클러스터를 재구성하게 되면, 도시된 바와 같이, 점 a가 클러스터에 포함되므로, 연결선이 오른쪽에 도시된 바와 같이 점 a, 점 n, 점 n+1 순으로 연결되도록 한다.

마찬가지로, 점 b, c, e는 모두 250단계의 기준에 만족하므로 병합된다.

도 6b는 도 5에서와 같이 형성된 클러스터에 대하여, 흑색 선으로 연결된 클러스터를 기준으로 클러스터가 병합 대상에서 제외되는 모습의 예를 나타낸 도면으로서, 도 5에서 점 d를 포함하는 클러스터와 흑색 선으로 연결된 클러스터의 인접 부분을 확대한 도면이다.

도 6b를 참조하면, 점 k와, 흑색 선으로 연결된 클러스터의 두 점 n, n+1이 고려된다. 도 6b에서, 점 k와 그에 가장 가까운 점 n+1 간의 거리 d_k~(n+1)은 점 n과 점 n+1 간의 거리 d_n~(n+1)에 병합 상수 2를 곱한 값보다 큼을 알 수 있다. 따라서 점 k를 포함하는 클러스터는 기준 클러스터로의 병합 대상에서 제외되고, 별개의 클러스터로 취급된다.

도 7은 상기된 레이더 펄스의 클러스터링 방법을 도 3에 도시된 펄스 데이터의 플로팅 결과에 적용하여 클러스터가 재구성된 결과를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 점 a, b, c, e는 초기에 흑색 선으로 연결된 클러스터에 병합되어 다른 점들과 흑색 선으로 연결되어 있고, 점 d를 포함하는 초기의 클러스터는 이와 별개의 클러스터로 형성된 모습이 도시되어 있다. 도시된 예에서는, 처음에 형성된 6개의 클러스터가 일부 병합되어 최종적으로 2개의 클러스터가 형성된다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 펄스의 클러스터링 방법이 적용되는 전자전 지원 시스템의 개략적인 블록도를 나타낸다.

도 3은 TOA를 X축으로 하고 PA를 Y축으로 하여 펄스 데이터가 2차원 좌표계 상에 플로팅된 결과를 나타낸 그래프이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에서 클러스터를 형성하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에서 클러스터를 병합하거나 병합 대상에서 제외하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.

도 7은 레이더 펄스의 클러스터링 방법을 도 3에 도시된 펄스 데이터의 플로팅 결과에 적용하여 클러스터가 재구성된 결과를 나타낸다.

Claims

(a) 펄스 데이터를 도착 시간(TOA)과 펄스 진폭(PA)을 축으로 하는 2차원 좌표계 상에 플로팅하는 단계;

(b) 플롯된 점들에 대하여 특정 점을 시작점으로 삼아 가장 가까운 점을 연달아 연결하고 연결되는 점들로 클러스터를 형성하는 방식으로, 복수 개의 클러스터들을 형성하는 단계; 및

(c) 상기 (b) 단계에서 형성된 클러스터들 중 적어도 일부를 클러스터들 간의 거리에 기초하여 선택적으로 병합하는 단계를 포함하고,

상기 도착 시간(TOA)과 펄스 진폭(PA)은 PDW(Pulse Description Word)로부터 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 펄스의 클러스터링 방법.
제1항에 있어서,

상기 (b) 단계는,

상기 플롯된 점들에 대하여 특정 점을 시작점으로 삼아 상기 2차원 좌표계의 어느 한 축을 기준으로 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점을 연달아 연결하는 것을 특징으로 하는 레이더 펄스의 클러스터링 방법.
제1항에 있어서,

상기 (b) 단계는,

(b1) 상기 플롯된 점들에 대하여 특정 점을 시작점으로 삼아 상기 2차원 좌 표계의 어느 한 축을 기준으로 좌표값이 증가하는 방향으로 가장 가까운 점을 연달아 연결하는 단계;

(b2) 상기 (b1) 단계의 수행 결과 연결되지 않은 점들을 대상으로 상기 (b1) 단계를 반복하는 단계; 및

(b3) 상기 (b1) 단계 및 (b2) 단계의 수행 결과 연결된 점들을 묶어서 클러스터들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 펄스의 클러스터링 방법.
제1항에 있어서,

상기 (c) 단계는,

상기 클러스터들 중 한 기준 클러스터를 기준으로 다른 클러스터의 점 k와 상기 점 k에 인접한 기준 클러스터의 두 점 n, n+1을 고려하여 상기 점 k와 상기 점 n+1 간의 거리 및 상기 점 n과 상기 점 n+1 간의 거리의 비교 결과에 따라서 상기 다른 클러스터를 상기 기준 클러스터에 선택적으로 병합하는 것을 특징으로 하는 레이더 펄스의 클러스터링 방법.
제4항에 있어서,

상기 (c) 단계는,

(c1) 상기 점 k와 상기 점 n+1 간의 거리가 상기 점 n과 상기 점 n+1 간의 거리에 일정 상수를 곱한 값보다 작은지 판단하는 단계; 및

(c2) 상기 (c1) 단계가 참인 경우 상기 다른 클러스터를 상기 기준 클러스터에 병합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 펄스의 클러스터링 방법.
삭제
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 레이더 펄스의 클러스터링 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.