KR101040257B1 - 레이더 시스템 및 이를 이용한 신호 처리 방법 - Google Patents

레이더 시스템 및 이를 이용한 신호 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이더 시스템 및 이를 이용한 신호 처리 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 수신 신호에 유입되는 재밍신호 또는 타 레이더 시스템의 신호와 같은 간섭 신호를 제거하는 것이 가능한 레이더 시스템 및 이를 이용한 신호 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상기 표적 탐지 주파수 신호를 생성하는 신호 생성부; 상기 표적 탐지 주파수 신호의 위상을 1차 변조하거나 또는 상기 수신된 표적 반사 주파수 신호의 변조된 위상을 2차 복조하는 제1 위상 변복조부;상기 1차 변조된 표적 탐지 주파수 신호의 위상을 2차 변조하거나 또는 상기 수신된 표적 반사 주파수 신호의 변조된 위상을 1차 복조하는 제2 위상 변복조부; 상기 1차 변조 및 2차 변조된 표적 탐지 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 주파수 변조하거나 또는 상기 수신된 표적 반사 주파수 신호를 기저 대역 주파수 신호로 주파수 변조하는 주파수 신호 변복조부; 및 상기 제3 복조 혼합기로부터 출력되는 신호를 이용하여 상기 표적의 위치를 파악하는 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 탐지 오차를 줄여 표적 탐지 성능을 향상시키는 것이 가능한 효과를 가진다.
펄스 레이더, FWCW 레이더, 도플러 주파수, 맥놀이 주파수

Description

레이더 시스템 및 이를 이용한 신호 처리 방법{Radar system and method for signal processing used thereof}
본 발명은 레이더 시스템 및 이를 이용한 신호 처리 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 수신 신호에 유입되는 재밍신호 또는 타 레이더 시스템의 신호와 같은 간섭 신호를 제거하는 것이 가능한 레이더 시스템 및 이를 이용한 신호 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이더(Radio Detection And Ranging:RADAR)는 물체의 위치 또는 방향의 탐지와 거리 또는 속도의 측정을 주요 기능으로 한다. 그 가운데 피탐지체의 거리 및 속도의 측정은 각각 전파의 전파속도와 전파 소요시간 및 반사 혹은 산란된 전파가 포함하고 있는 도플러 효과에 의한 주파수 편이의 측정에 바탕을 둔다.
레이더는 전파 발사의 원리에 따라 펄스 레이더(Pulse radar)와 연속파 레이더(Continuous wave radar)로 구분할 수 있다. 먼저, 펄스 레이더는 레이더의 송수신에 펄스 신호를 이용하는 방식으로 안테나를 하나만 사용하며 내부의 듀플렉서(Duplexer)를 이용하여 송수신 신호를 시간에 대하여 분리해낸다. 연속파 레이더 는 펄스 레이더와는 달리 송신신호가 시간에 대해 휴지시간 없이 지속적으로 발사되는 레이더이다. 연속파 레이더는 펄스 레이더와는 달리 동일한 안테나로 신호를 송수신하는 것이 불가능하며, 연속파 레이더에 사용되는 방식으로는 FWCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식과 FSK(Frequency Shift Keying) 방식을 들 수 있다.
FWCW 방식의 레이더 시스템은 주파수 변조된 신호를 연속적으로 발사하는 형식의 레이더 시스템으로써 표적에 대한 반사신호의 위상 변화를 이용하여 표적의 거리 및 속도를 측정하는 시스템이다. 따라서 송신신호와 수신신호 간의 위상을 보정해 주는 것은 표적의 거리 정보를 추출하기 위한 위한 맥놀이 주파수(Beat Frequency) 및 표적의 속도 성분을 추출하기 위한 도플러 주파수(Doppler frequency)를 인식하는데 필수적이며, 이를 위해 수신단 코히어런트(Coherent on receiver)를 이용하여 송/수신 주파수를 일치시켜준다.
도 1은 종래의 FWCW 레이더 시스템에 대한 블록도 이다. 도 1에 도시된 바와 같이 FWCW 레이더 시스템(1)은 파형발생기(2), 국부발진기(3), 제1 믹서(4), 듀플렉서(Duplexer)(5), 안테나(6), 제2 믹서(7), 제3 믹서(8), 및 ADC(Analog to Digital Converter)(9)를 포함한다. 여기에서, St는 표적 신호, Sr은 표적 반사 신호, So는 기저대역의 표적 반사 신호라고 하자.
종래의 FWCW 레이더 시스템(1)의 동작 과정은 다음과 같다. 먼저, 파형발생기(2)에서 FWCW 방식의 기저대역 신호인 f(s)를 생성한다. 상기 f(s)는 국부 발진기(3)에서 발진이 이루어지는 고주파 신호인 w(s)와 제1 믹서(4)에서 혼합된 후 듀 플렉서(5)를 거쳐 안테나(6)를 통하여 방사된다.
다음으로, 표적으로 부터 반사되는 표적 반사 신호는 안테나(6)를 통하여 수신된 후 듀플렉서(5)를 거쳐 수신경로로 전환되어 제2 믹서(7)에서 국부 발진기(3)에서 발진이 이루어지는 고주파 신호인 w(s)의 복소 공액(Complex conjugate) 신호인 w*(s)와 혼합된 후 기저대역 신호로 복조되며 제3 믹서(8)에서 파형발생기(2)에서 생성되는 상기 f(s)의 복소 공액 신호인 f*(s)와 혼합된 후 ADC(9)를 거쳐 디지털 신호로 변환되어 신호처리부(미도시)로 출력된다.
그러나 종래의 FWCW 레이더 시스템의 경우 레이더 시스템의 수신신호에 동일 채널을 사용하는 타 레이더 시스템의 신호 또는 재밍신호가 수신신호에 간섭신호로 포함되어 들어오는 경우 타 레이더 시스템의 신호 또는 재밍신호를 표적 신호로 인식하므로 표적 신호에서 측정되는 맥놀이 주파수와 도플러 주파수에 오차가 생겨 이동 표적의 탐지 성능의 저하 및 이동 표적의 특성 추출 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 수신 신호에 유입되는 재밍신호 또는 타 레이더 시스템의 신호와 같은 간섭 신호를 제거하는 것이 가능한 레이더 시스템 및 이를 이용한 신호 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이더 시스템은 표적 탐지 주파수 신호를 방사하고 표적으로부터 반사되는 표적 탐지 주파수 신호인 표적 반사 주파수 신호를 수신하여 상기 표적의 위치를 파악하는 레이더 시스템에 있어서, 상기 표적 탐지 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액(Complex conjugate) 신호를 생성하는 신호 생성부; 위상 변조를 위한 잡음 신호 및 위상 복조를 위한 잡음 신호를 생성하는 잡음 신호 생성부; 주파수 변조 신호 및 주파수 복조 신호를 생성하는 주파수 변복조 신호 생성부; 상기 표적 탐지 주파수 신호와 상기 위상 변조를 위한 잡음 신호를 혼합하여 상기 표적 탐지 주파수의 위상을 변조하는 제1 변조 혼합기; 상기 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호와 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변조하는 제2 변조 혼합기; 상기 수신된 표적 반사 주파수 신호와 상기 주파수 복조 신호를 혼합하여 상기 표적 반사 주파수 신호를 기저대역 주파수 신호로 복조하는 제1 복조 혼합기; 상기 기저대역 주파수 신호로 복조된 표적 반사 주파수 신호 와 상기 위상 복조를 위한 잡음 신호를 혼합하여 상기 기저대역 주파수 신호로 복조된 표적 반사 주파수 신호의 위상을 복조하는 제2 복조 혼합기; 상기 위상 복조된 표적 반사 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액 신호를 혼합하여 출력하는 제3 복조 혼합기; 및 상기 제3 복조 혼합기로부터 출력되는 신호를 이용하여 상기 표적의 위치를 파악하는 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 신호 처리 방법은 표적 탐지 주파수 신호를 방사하고 표적으로부터 반사되는 표적 탐지 주파수 신호인 표적 반사 주파수 신호를 수신하여 상기 표적의 위치를 파악하는 레이더 시스템의 간섭 신호 제거 방법에 있어서, (a) 상기 표적 탐지 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액 신호를 생성하는 단계; (b) 상기 표적 탐지 주파수 신호의 위상을 변조하는 단계; (c) 상기 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변조하여 방사하는 단계; (d) 상기 표적 반사 주파수 신호를 수신한 후 상기 수신된 표적 반사 주파수 신호를 기저대역 주파수 신호로 복조하는 단계; (e) 상기 기저 대역 주파수 신호로 복조된 표적 반사 주파수 신호의 위상을 복조하는 단계; (f) 상기 위상이 복조된 표적 반사 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액 신호를 혼합하여 출력하는 단계; 및 (g) 상기 (f) 단계에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 표적의 위치를 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 수신 신호에 포함되는 동일채널의 재밍신호나 타 레이더 시스템의 레이더 신호와 같은 간섭 신호를 배재한 상태에서 표적 반사 신호로부터 맥놀이 주파수 및 도플러 주파수 성분을 추출하여 표적의 거리와 속도를 파악할 수 있으므로 탐지 오차를 줄여 표적 탐지 성능을 향상시키는 것이 가능한 효과를 가진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 시스템(10)의 블록도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 시스템(10)은 표적 탐지 주파수 신호를 외부로 방사하고 표적으로부터 반사되는 표적 탐지 주파수 신호인 표적 반사 주파수 신호를 수신하여 상기 표적의 위치를 파악하며, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 시스템(10)은 신호 생성부(20), 잡음 위상 신호 생성부(30), 제1 변조 혼합기(40), 주파수 변복조 신호 생성부(50), 제2 변조 혼합기(60), 듀플렉서부(70), 안테나부(80), 제1 복조 혼합기(90), 제2 복조 혼합기(100), 제3 복조 혼합기(110), 디지털 변환부(120), 신호 처리부(130)을 포함한다.
신호 생성부(20)는 상기 표적 탐지 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액(Complex conjugate) 신호를 생성한다. 이때, 상기 표적 탐지 주파수 신호는 레이더 시스템(10)에서 표적의 위치를 파악하기 위하여 생성하는 기저 대역 주파수 신호와 상기 표적 반사 신호에 포함되는 간섭 신호를 제거하고 상기 표적 탐지 신호와 상기 표적 반사 신호의 맥놀이 주파수(Beat frequency)를 측정하기 위한 잠음 신호의 혼합 신호일 수 있다.
잡음 위상 신호 생성부(30)는 위상 변조를 위한 잡음 신호 및 위상 복조를 위한 잡음 신호를 생성한다.
이때, 상기 위상 변조를 위한 잡음 신호 및 상기 위상 복조를 위한 잡음 신호는 상기 표적 반사 신호에 포함되는 간섭 신호를 제거하고 상기 표적 탐지 신호와 상기 표적 반사 신호의 맥놀이 주파수(Beat Frequency)를 측정하기 위한 잡음 신호일 수 있다.
또한, 상기 위상 복조를 위한 잡음 신호는 상기 위상 변조를 위한 잡음 신호의 복소 공액(Complex conjugate)신호일 수 있다.
제1 변조 혼합기(40)는 상기 표적 탐지 주파수 신호와 잡음 위상 신호 생성부(30)에서 생성된 상기 위상 변조를 위한 잡음 신호를 혼합하여 상기 표적 탐지 주파수 신호의 위상을 변조한다.
주파수 변복조 신호 생성부(50)는 주파수 변조 신호 및 주파수 복조 신호를 생성한다. 이때, 상기 주파수 복조 신호는 상기 주파수 변조 신호의 복소 공액 신호일 수 있다.
제2 변조 혼합기(60)는 상기 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호와 주파수 변복조 신호 생성부(50)에서 생성된 상기 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변조한다.
듀플렉서부(70)는 제2 변조 혼합기(60)에서 출력되는 무선 주파수 신호로 변조된 표적 탐지 주파수 신호와 상기 수신되는 표적 반사 주파수 신호가 섞이지 않도록 경로를 분리하며, 안테나부(80)는 제2 변조 혼합기(60)에서 출력되는 무선 주파수 신호로 변조된 표적 탐지 주파수 신호를 외부로 방사하거나 상기 표적 반사 주파수 신호를 수신한다.
제1 복조 혼합기(90)는 상기 수신된 표적 반사 주파수 신호와 주파수 변복조 신호 생성부(50)에서 생성된 상기 주파수 복조 신호를 혼합하여 상기 표적 반사 주파수 신호를 기저대역 주파수 신호로 복조한다.
제2 복조 혼합기(100)는 상기 기저대역 주파수 신호로 복조된 표적 반사 주파수 신호와 잡음 위상 신호 생성부(30)에서 생성된 상기 위상 복조를 위한 잡음 신호를 혼합하여 상기 기저대역 주파수 신호로 복조된 표적 반사 주파수 신호의 위상을 복조한다.
제3 복조 혼합기(110)는 상기 위상 복조된 표적 반사 주파수 신호와 신호 생성부(20)에서 생성된 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액 신호를 혼합하여 출력한다.
디지털 변환부(120)는 제3 복조 혼합기(110)로 부터 출력된 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이때, 디지털 변환부(70)는 ADC(Analog To Digital Converter)일 수 있다.
신호 처리부(130)는 디지털 변환부(120)에서 변환된 신호를 이용하여 상기 표적의 위치를 파악한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 처리 방법에 대한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 처리 방법은 표적 탐지 주파수 신호를 방사하고 표적으로부터 반사되는 표적 탐지 주파수 신호인 표적 반사 주파수 신호를 수신하여 상기 표적의 위치를 파악하는 레이더 시스템(10)에서 시계열적으로 수행되는 하기 단계들을 포함한다.
S10에서 신호 생성부(20)는 표적 탐지 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액 신호를 생성한다. 이때, 상기 표적 탐지 주파수 신호는 이때, 상기 표적 탐지 주파수 신호는 레이더 시스템(10)에서 표적의 위치를 파악하기 위하여 생성하는 기저 대역 주파수 신호와 상기 표적 반사 신호에 포함되는 간섭 신호를 제거하고 상기 표적 탐지 신호와 상기 표적 반사 신호의 맥놀이 주파수(Beat frequency)를 측정하기 위한 잠음 신호의 혼합 신호일 수 있다.
또한, 상기 S10은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 1
Figure 112008078898811-pat00001
여기에서, f(s)는 표적 탐지 주파수 신호,
Figure 112008078898811-pat00002
은 기저 대역 주파수인 Chirp 주파수, 및 eα 는 상기 표적 반사 신호에 포함되는 간섭 신호를 제거하고 상기 표적 탐지 신호와 상기 표적 반사 신호의 맥놀이 주파수(Beat frequency)를 측정하기 위한 잠음 신호 이다.
또한, 상기 표적 탐지 주파수 신호의 생성시에 1 또는 -1의 α 값을 갖는 잡음 신호가 랜덤으로 선택된 후 상기 기저 대역 주파수 신호와 혼합되어 상기 표적 탐지 주파수 신호가 생성될 수 있다.
S20에서 제1 변조 혼합기(40)는 상기 표적 탐지 주파수 신호의 위상을 변경한다. 이때, 상기 표적 탐지 주파수 신호의 위상 변경은 상기 표적 반사 신호에 포함되는 재밍 신호 또는 타 레이더 시스템의 신호와 같은 간섭 신호를 제거하고 상기 표적 탐지 주파수 신호와 상기 표적 반사 주파수 신호의 도플러 주파수(Doppler frequency)를 측정하기 위해 이루어지는 것이며, 상기 표적 탐지 주파수 신호의 위상 변경은 잡음 위상 신호 생성부(30)에서 생성되는 위상 변조를 위한 잡음 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호가 제1 변조 혼합기(40)에서 혼합되어 이루어질 수 있다.
또한, 상기 S20은 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 2
Figure 112008078898811-pat00003
여기에서, f(s)는 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호, 및 ejθ 는 위상 변조를 위한 잡음 신호를 의미한다.
또한, 상기 위상 변조를 위한 잡음 신호 ejθ는 θ=0,π/4,π/2, 및 3π/4의 4가지 위상을 갖는 사인파 신호로써 잡음 위상 신호 생성부(30)에서 4가지 위상 중 하나의 위상을 갖는 잡음 신호가 랜덤하게 출력되며, 제1 변조 혼합기(40)에서 상기 랜덤하게 출력된 하나의 위상 변조를 위한 잡음 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호를 혼합되어 이루어질 수 있다.
S30에서 제2 변조 혼합기(60)가 상기 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변조하여 방사한다. 이때, 상기 표적 탐지 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변조하는 것은 주파수 변복조 신호 생성부(50)에서 생성되는 주파수 변조 신호와 상기 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호가 제2 변조 혼합기(60)에서 혼합되어 이루어질 수 있다.
그리고 무선 주파수 신호로 주파수 변조된 표적 탐지 주파수 신호는 듀플렉서부(70)를 거쳐 안테나부(80)를 통하여 외부로 방사될 수 있다.
상기 S30은 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 3
Figure 112008078898811-pat00004
여기에서, f(s)w(s)는 상기 무선 주파수 신호로 주파수 변조된 표적 탐지 주파수 신호이며,
Figure 112008078898811-pat00005
는 w(s)로써 상기 주파수 변조 신호를 의미한다.
S40에서 제1 복조 혼합기(90)가 상기 표적 반사 주파수 신호를 수신한 후 상기 표적 반사 주파수 신호를 기저대역 주파수 신호로 복조한다. 이때, 상기 표적 반사 주파수 신호는 안테나(80)에서 수신되어 듀플렉서부(70)를 거쳐 제1 복조 혼합기(90) 측으로 전송될 수 있으며, 상기 표적 반사 주파수 신호에 대한 기저대역 주파수 신호로의 주파수 복조는 주파수 변복조 신호 생성부(50)에서 생성된 주파수 복조 신호와 상기 표적 반사 주파수 신호가 제1 복조 혼합기(90)에서 혼합되어 이루어질 수 있다. 이때, 상기 주파수 복조 신호는 상기 주파수 변조 신호의 복소 공액 신호일 수 있다.
상기 S40은 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 4
Figure 112008078898811-pat00006
여기에서, T는 지연 시간, f(s-T)*w(s-T)는 표적 반사 주파수 신호, 및 w*(s)는 상기 주파수 복조 신호를 의미한다.
또한, 지연 시간 T는 아래의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 5
Figure 112008078898811-pat00007
여기에서, Ro는 레이더 시스템(10)과 표적 까지의 거리, c는 자유 공간에서의 전파속도, 및 v는 광선방향 속도(Radical velocity)를 의미한다.
S50에서 제2 복조 혼합기(100)가 상기 기저 대역 주파수 신호로 변조된 표적 반사 주파수 신호의 위상을 복조한다. 이때, 상기 기저 대역 주파수 신호로 변조된 표적 반사 주파수 신호의 위상 복조는 상기 표적 반사 신호에 포함되는 재밍 신호 또는 타 레이더 시스템의 신호와 같은 간섭 신호를 제거하고 상기 표적 탐지 주파수 신호와 상기 표적 반사 주파수 신호의 도플러 주파수(Doppler frequency)를 측정하기 위해 이루어지는 것이며, 상기 기저 대역 주파수 신호로 변조된 표적 반사 주파수 신호의 복조는 잡음 위상 신호 생성부(30)에서 생성된 위상 복조를 위한 잡음 신호와 상기 기저 대역 주파수 신호로 변조된 반사 주파수 신호를 제2 복조 혼합기(100)에서 혼합하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 위상 복조를 위한 잡음 신호는 상기 위상 변조를 위한 잡음 신호의 복소 공액 신호로써 상기 위상 변조 신호로 사용된 θ=0,π/4,π/2, 및 3π/4의 4가지 위상을 갖는 사인파 신호인 ejθ 의 선택 순서를 저장한 후 상기 저장된 선택 순서에 따라 반대 위상을 갖는 복소 공액 신호일 수 있다.
상기 S50은 아래의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 6
Figure 112008078898811-pat00008
여기에서, f(s-T)는 기저대역 주파수로 변환된 표적 반사 주파수 신호, 및 e-jθ 는 상기 위상 복조 신호를 위한 잡음 신호를 의미한다.
S60에서 제3 복조 혼합기(110)가 상기 위상 복조된 표적 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액 신호를 혼합하여 출력한다. 이때, 상기 위상 복조된 표적 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액 신호의 혼합은 신호 생성부(20)에서 생성된 표적 주파수 신호의 복소 공액 신호와 상기 위상 복조된 표적 주파수 신호가 제3 복조 혼합기(110)에서 혼합되어 이루어지며, 상기 S60은 표적 반사 신호에 포함되는 재밍 신호 또는 타 레이더 시스템의 신호와 같은 간섭 신호를 제거하고 상기 표적 탐지 주파수 신호와 상기 표적 반사 주파수 신호의 맥놀이 주파수(Beat frequency)를 측정하기 위해 이루어질 수 있다.
상기 S60은 아래의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 7
Figure 112008078898811-pat00009
여기에서, f(s-T)는 제3 복조 혼합기(11)에서 혼합된 신호, f*(s)는 상기 표적 탐지 주파수의 복소 공액 신호를 의미한다.
또한 상기 수학식 7에서
Figure 112008078898811-pat00010
는 맥놀이 주파수,
Figure 112008078898811-pat00011
는 고정된 위상,
Figure 112008078898811-pat00012
는 도플러 주파수를 의미한다.
이때, S60에 이어 디지털 변환부(120)가 제3 복조 혼합기(110)에서 출력된 신호를 디지털 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
S70에서 신호 처리부(130)가 디지털 변환부(120)에서 변환된 신호를 이용하여 상기 표적의 위치를 확인하면 종료가 이루어진다.
본 발명의 레이더 시스템(10)은 상기 표적 반사 주파수 신호는 제1 복조 혼합기(100), 제2 복조 혼합기(110), 및 제3 복조 혼합기(120)를 거쳐 본래의 신호로 복구시키며, 상기 표적 반사 주파수 신호에 포함되는 재밍 신호 또는 타 레이더 시스템의 신호 등의 간섭 신호의 경우 제2 복조 혼합기(110)와 제3 복조 혼합기(120)를 거쳐 위상이 변조되어 의사 잡음(Psusdo-Noise)화 되므로 표적 반사 신호에 포함되는 동일채널의 재밍신호나 타 레이더 시스템의 레이더 신호와 같은 간섭 신호를 제거한 상태에서 표적 반사 신호를 분석하여 표적의 위치를 파악할 수 있으므로 표적 탐지 성능을 증가시키는 것이 가능한 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 레이더 시스템(10)은 연속파 레이더 시스템 뿐 아니라 신호 생성부(20)에서 생성되는 표적 탐지 주파수의 신호 파형만을 달리하여 펄스 레이더 시스템에서도 사용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으 로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면 표적 반사 신호에 포함되는 동일채널의 재밍신호나 타 레이더 시스템의 레이더 신호와 같은 간섭 신호를 배재한 상태에서 표적 반사 신호로부터 표적의 위치를 파악하여 표적 탐지 성능을 향상시키므로 종래의 연속파 레이더 시스템 및 펄스 레이더 시스템을 대체하여 활용하는 것이 가능하다.
도 1은 종래의 FWCW 레이더 시스템의 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 시스템의 블록도, 및
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 처리 방법에 대한 순서도이다.
<도면의 주요 부위에 대한 간단한 설명>
(1) : FWCW 레이더 시스템 (2) : 파형발생기
(3) : 국부발진기 (4) : 제1 믹서
(5) : 듀플렉서 (6) : 안테나
(7) : 제2 믹서 (8) : 제3 믹서
(9) : ADC (10) : 레이더 시스템
(20) : 신호 생성부 (30) : 잡음 위상 신호 생성부
(40) : 제1 변조 혼합기 (50) : 주파수 변복조 신호 생성부
(60) : 제2 변조 혼합기 (70) : 듀플렉서부
(80) : 안테나부 (90) : 제1 복조 혼합기
(100) : 제2 복조 혼합기 (110) : 제3 복조 혼합기
(120) : 디지털 변환부 (130) : 신호처리부

Claims (9)

  1. 표적 탐지 주파수 신호를 방사하고 표적으로부터 반사되는 표적 탐지 주파수 신호인 표적 반사 주파수 신호를 수신하여 상기 표적의 위치를 파악하는 레이더 시스템에 있어서,
    상기 표적 탐지 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액(Complex conjugate) 신호를 생성하는 신호 생성부;
    위상 변조를 위한 잡음 신호 및 위상 복조를 위한 잡음 신호를 생성하는 잡음 위상 신호 생성부;
    주파수 변조 신호 및 주파수 복조 신호를 생성하는 주파수 변복조 신호 생성부;
    상기 표적 탐지 주파수 신호와 상기 위상 변조를 위한 잡음 신호를 혼합하여 상기 표적 탐지 주파수의 위상을 변조하는 제1 변조 혼합기;
    상기 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호와 주파수 변조 신호를 혼합하여 상기 위상 변조된 표적 탐지 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변조하는 제2 변조 혼합기;
    상기 수신된 표적 반사 주파수 신호와 상기 주파수 복조 신호를 혼합하여 상기 표적 반사 주파수 신호를 기저대역 주파수 신호로 복조하는 제1 복조 혼합기;
    상기 기저대역 주파수 신호로 복조된 표적 반사 주파수 신호와 상기 위상 복조를 위한 잡음 신호를 혼합하여 상기 기저대역 주파수 신호로 복조된 표적 반사 주파수 신호의 위상을 복조하는 제2 복조 혼합기;
    상기 위상 복조된 표적 반사 주파수 신호와 상기 표적 탐지 주파수 신호의 복소 공액 신호를 혼합하여 출력하는 제3 복조 혼합기; 및
    상기 제3 복조 혼합기로부터 출력되는 신호를 이용하여 상기 표적의 위치를 파악하는 신호 처리부를 포함하고,
    상기 위상 변조를 위한 잡음 신호와 상기 위상 복조를 위한 잡음 신호는 상기 표적 반사 주파수 신호에 포함되는 간섭 신호를 잡음화하고 상기 표적 반사 신호의 도플러 주파수(Doppler frequency)를 측정하기 위한 신호이고,
    상기 주파수 복조 신호는 상기 주파수 변조 신호의 복소 공액 신호인 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 위상 복조를 위한 잡음 신호는 상기 위상 변조를 위한 잡음 신호의 복소 공액 신호인 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 복조 혼합기에서 출력된 표적 반사 주파수 신호를 디지털 변환하는 디지털 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 주파수 신호로 변환된 표적 탐지 주파수 신호를 외부로 방사하거나 또는 상기 수신된 표적 반사 주파수 신호를 상기 제1 복조 혼합기로 전송하는 듀플렉서(Duplexer)부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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