KR101052050B1 - 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하여 이동 표적의 감지율을 향상시키는 방법 및 그 방법이 적용된 레이더 시스템 - Google Patents

다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하여 이동 표적의 감지율을 향상시키는 방법 및 그 방법이 적용된 레이더 시스템 Download PDF

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Abstract

다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하여 이동 표적의 감지율을 향상시키기 위한 레이더 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템은, 제1 레이더를 통해서 제1 송신 주파수를 갖는 제1 송신 신호를 송신하고, 제2 레이더에 의해 송신된 상기 제1 송신 주파수를 갖는 제2 송신 신호와 관련된 제1 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 제1 레이더 시스템; 상기 제2 레이더를 통해서 상기 제2 송신 신호를 송신하고, 상기 제1 송신 신호와 관련된 제2 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 제2 레이더 시스템; 및 상기 제1 레이더 시스템과 상기 제2 레이더 시스템을 가간섭적으로 결합하기 위한 가간섭 결합 시스템을 포함할 수 있다.

Description

다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하여 이동 표적의 감지율을 향상시키는 방법 및 그 방법이 적용된 레이더 시스템{METHOD FOR DETECTING MOVING TARGET AND RADAR SYSTEM THEREOF}
본 발명은 레이더 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하여 이동 표적의 감지율을 향상시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 단일 레이더는 주어진 거리(range)에서 주어진 크기의 표적(target)에 대하여 이론적인 최대 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 갖는다고 알려져 있다. 여기서, 신호 대 잡음비는 상기 표적을 탐지, 추적, 인식하는 능력에 직접적으로 영향을 미친다. 이때, 최대 신호 대 잡음비는 레이더 안테나, 레이더 송신력(transmitpower) 및 레이더 수신기 잡음 레벨 등을 포함하는 다양한 레이더 특성에 의해 결정되지만, 다양한 레이더 특성은 이에 한정되지는 않는다. 이러한 레이더의 특성들은 각각의 레이더마다 실질적으로 정해져 있다.
따라서, 탐지, 추적, 인식 능력을 향상시키기 위해서는, 새로운 레이더 특성을 갖는 새로운 레이더를 설계할 필요가 있다. 그러나 새로운 레이더를 재설계하는 데에는 긴 시간이 소요되고 비용이 많이 들며, 기존의 레이더를 쓸모 없게 만드는 문제가 있다.
이에 대한 대안으로, 레이더 시스템의 감도를 향상시키기 위해(즉, 표적에 대한 SNR을 개선하기 위해), 개별 안테나를 갖는 다수의 레이더로부터 수신한 신호를 함께 처리하려는 시도들이 있다.
다수의 레이더, 예를 들어, 두 개의 레이더가 표적을 향해 송신하는 경우, 각 레이더는 자기의 송신 레이더 신호에 대응하는 모노스태틱 표적 반사파(monostatic target echo) 및 타 레이더의 송신 레이더 신호에 대응하는 바이스태틱 표적 반사파(bistatic target echo)를 수신한다. 이 경우, 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들 모두가 각각의 레이더에 의해 수신되고 함께 가간섭적으로 처리된다면, 합산되는 시스템 감도가 모노스태틱 표적 반사파만 처리되는 경우에 비하여 월등해질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
그러나 각각의 레이더에 의해 수신되는 상기 모노스태틱 및 바이스태틱 표적 반사파들은 일반적으로 서로 다른 거리(시간 지연)에서 서로 다른 위상을 가지도록 생성되며, 이에 따라, 이들은 위상차 없는 상태에서 가간섭적으로 합산되지 않는 것이 일반적이다.
또한 이동 표적(특히, 고속으로 이동하는 비행체 등)의 경우에는 도플러 효과에 기인한 주파수 편이(즉, 도플러 편이)가 발생하므로, 각 도플러 주파수가 달라져 다수의 레이더로부터 수신된 신호를 가간섭적으로 직접 결합하기 어려운 측면이 있었다.
본 발명은 레이더 시스템에 있어서 2개 이상의 레이더를 가간섭적으로 결합함으로써 이동 표적의 감지율을 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하여 이동 표적의 감지율을 향상시키기 위한 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 표적의 감지율 향상 방법은,
제1 레이더를 통해서 제1 송신 주파수를 갖는 제1 송신 신호를 송신하고, 제2 레이더를 통해서 상기 제1 송신 주파수와 동일 주파수를 갖는 제2 송신 신호를 송신하는 단계;
상기 제1 레이더를 통해서 상기 제2 송신 신호와 관련된 제1 바이스태틱 표적 반사파를 수신하고, 상기 제2 레이더를 통해서 상기 제1 송신 신호와 관련된 제2 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 단계;
상기 제1 바이스태틱 반사파로부터 상기 제1 레이더 측 도플러 주파수를 획득하고, 상기 제2 바이스태틱 표적 반사파로부터 상기 제2 레이더 측 도플러 주파수를 획득하는 단계;
상기 획득된 2개의 도플러 주파수를 이용하여 상기 제2 레이더를 통해서 송신될 신호에 관한 변경된 송신 주파수인 제2 송신 주파수를 산출하는 단계;
상기 제1 레이더를 통해서 제1 송신 주파수를 갖는 제3 송신 신호를 송신하고, 상기 제2 레이더를 통해서 상기 제2 송신 주파수를 갖는 제4 송신 신호를 송신하는 단계;
상기 제1 레이더를 통해서 상기 제4 송신 신호와 관련된 제3 바이스태틱 표적 반사파를 수신하고, 상기 제2 레이더를 통해서 상기 제3 송신 신호와 관련된 제4 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 단계; 및
상기 제3 바이스태틱 표적 반사파와 상기 제4 바이스태틱 표적 반사파를 가간섭적으로 합산하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 송신 주파수를 산출하는 단계는,
상기 제2 레이더 측 도플러 주파수와 상기 제1 송신 주파수 간의 편차인 도플러 편이를 이용하여, 이동 표적에 대한 상기 제2 레이더 측 관측 속도를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 제2 레이더 측 관측 속도에 근거하여, 상기 제2 레이더 측 관측 속도일 때 상기 제1 레이더 측 도플러 주파수와 동일하게 되는 상기 제2 송신 주파수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 바이스태틱 표적 반사파와 상기 제4 바이스태틱 표적 반사파를 가간섭적으로 합산하는 단계는,
상기 제3 및 제4 바이스태틱 표적 반사파 사이의 위상을 측정하는 단계;
상기 측정된 위상에 근거하여, 상기 제3 바이스태틱 표적 반사파 및 제4 바이스태틱 표적 반사파의 상대 위상을 일치시키는 단계; 및
상기 일치된 제3 바이스태틱 표적 반사파와 제4 바이스태틱 표적 반사파를 합산하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가간섭적으로 합산된 제3 및 제4 바이스태틱 표적 반사파의 합산 신호에, 오경보율(false alarm rate)를 일정하게 유지하기 위한 CFAR(constant false alarm rate) 알고리즘에 의해 결정된 클러터 환경에 따른 적응적 문턱값을 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하여 이동 표적의 감지율을 향상시키기 위한 레이더 시스템이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템은,
제1 레이더를 통해서 제1 송신 주파수를 갖는 제1 송신 신호를 송신하고, 제2 레이더에 의해 송신된 상기 제1 송신 주파수를 갖는 제2 송신 신호와 관련된 제1 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 제1 레이더 시스템;
상기 제2 레이더를 통해서 상기 제2 송신 신호를 송신하고, 상기 제1 송신 신호와 관련된 제2 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 제2 레이더 시스템; 및
상기 제1 레이더 시스템과 상기 제2 레이더 시스템을 가간섭적으로 결합하기 위한 가간섭 결합 시스템을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가간섭 결합 시스템은,
상기 제1 레이더 시스템으로부터 전달된 제1 바이스태틱 반사파에 근거하여 상기 제1 레이더 측 도플러 주파수를 획득하고, 상기 제2 레이더 시스템으로부터 전달된 상기 제2 바이스태틱 표적 반사파에 근거하여 상기 제2 레이더 측 도플러 주파수를 획득하는 도플러 주파수 획득부;
상기 획득된 2개의 도플러 주파수를 이용하여 상기 제2 레이더를 통해서 송신될 신호에 관한 변경된 송신 주파수인 제2 송신 주파수를 산출하고, 상기 제2 송신 주파수 정보를 상기 제2 레이더 시스템으로 전달하는 주파수 조정부;
상기 제1 레이더 시스템 및 상기 제2 레이더 시스템을 제어하는 레이더 제어부;
상기 제1 레이더 및 상기 제2 레이더로부터 수신된 바이스태틱 표적 반사파들을 가간섭적으로 결합하기 위한 가간섭 결합부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 2개 이상의 레이더를 가간섭적으로 결합함으로써 레이더를 통해 수신된 신호의 SNR을 향상시켜 이동 표적의 감지율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 스텔스 항공기와 같이 고속으로 비행하는 이동 표적에 대해서도 높은 감지율을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가간섭 결합 시스템에서 주파수 조정부의 구성을 간략히 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가간섭 결합 시스템에서 가간섭 결합부의 구성을 간략히 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 표적의 감지율 향상 방법을 설명하기 위한 순서도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 중심으로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 표적의 감지율 향상 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 그리고, 도 2는 가간섭 결합 시스템에서 주파수 조정부의 블록도이고, 도 3은 가간섭 결합 시스템에서 가간섭 결합부의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템(10)은, 제1 레이더 시스템(100)과 제2 레이더 시스템(200) 및 가간섭 결합 시스템(300)을 포함할 수 있다.
본 발명은 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합함으로써 이동 표적(특히, 스텔스 항공기와 같은 고속 이동 표적)의 감지율을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 명세서를 통해서는 2개의 레이더의 경우를 가정하여 설명하지만, 후술할 원리에 따라 3개 이상의 레이더가 가간섭적으로 결합됨으로써 보다 큰 신호대잡음비(SNR)를 얻을 수도 있음을 당업자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 명세서에서는 그 다수의 레이더가 개별적인 레이더 탐지/추적 프로세스를 수행할 수 있는 개별 시스템(도 1의 도면부호 100번 블록 및 200번 블록 참조)로 동작하는 것을 가정하지만, 하나의 레이더 시스템 내에 복수의 레이더가 구비될 수도 있음은 물론이다. 이러한 점은 후술할 가간섭 결합 시스템(300)의 경우에도 위와 동일하다 할 것이다.
제1 레이더 시스템(100) 및 제2 레이더 시스템(200)은 각각 제1/제2 레이더(110, 210), 송수신부(120, 220), 탐색 프로세서(130, 230), 추적 프로세서(140, 240) 등을 포함할 수 있다. 이는 표적 탐지를 위한 송신 신호를 송신하고 해당 송신 신호가 표적에 의해 반사된 반사 신호를 수신하며, 이와 같이 수신된 신호를 통해서 표적의 탐색 또는/및 추적을 수행하기 위한 일반적 구성에 해당하는 바 본 명세서에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 물론 각 레이더 시스템(100, 200)은 필요에 따라 또는 설계에 따라 부가적인 공지의 구성요소를 더 포함할 수 있음은 물론이다.
따라서, 이하에서는 본 발명에서 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하기 위한 핵심 특징을 포함하고 있는 가간섭 결합 시스템(300)을 중심으로 설명한다.
알려진 바와 같이, 2개 이상의 신호(물론 비간성성을 갖는 신호가 아님을 가정함)가 가간섭적으로 결합함에 있어서는 양자가 동일 주파수를 갖고 또한 동일 위상(즉, 상대적인 위상차가 0임)을 가질 필요가 있다. 즉, 상기 다수의 레이더로부터 수신되는 신호들(즉 표적 반사파들(target echoes))을 함께 처리하기 위해서는, 다수의 레이더로부터 각각 수신되는 표적 반사파들이 상대적인 위상차 없이 가간섭적으로(coherently) 결합되는 것이 바람직하다. 이와 같이 되면, 각 표적 반사파를 합산하였을 때 합산된 파형에서의 진폭이 각각의 반사파의 진폭의 합으로 커져, 다수의 레이더에 의해 제공되는 레이더 감도에 있어서의 향상 정도는 하나의 레이더에 의한 것에 비하여 매우 크다.
따라서 본 발명에서는 이와 같이 2개 이상의 레이더에서 수신된 표적 반사파들의 주파수 및 위상을 대략적으로 동일한 값을 갖도록 조정함으로써, 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하기 위해 필요로 하는 이상적인 조건을 만들어주기 위한 방법을 제시한다. 이를 위해, 본 발명에서는 그 2개 이상의 레이더에서 수신되는 표적 반사파들 중에서도 특히 바이스태틱(bistatic) 표적 반사파를 이용한 가간섭적 합산을 수행한다. 그 이유를 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 각 레이더는 자기의 송신 레이더 신호에 대응하는 모노스태틱 표적 반사파(monostatic target echo) 및 타 레이더의 송신 레이더 신호에 대응하는 바이스태틱 표적 반사파(bistatic target echo)를 함께 수신하게 된다. 이때, 모노스태틱 표적 반사파는 각 레이더의 위치가 상이하기 때문에(즉, 각 레이더 간이 일정 거리 이상 떨어져 있기 때문에), 각 레이더가 동일 주파수의 신호를 동일 시간에 송신한다고 하더라도 그 모노스태틱 표적 반사파가 수신되는 시점이 상이할 뿐만 아니라 이에 따라 측정되는 표적과의 거리가 각각 상이하게 측정된다.
이와 달리, 바이스태틱 표적 반사파의 경우에는 각 레이더가 동일 주파수의 신호를 동일 시간에 송신한다고 가정할 때, 이상적으로는 그 바이스태틱 표적 반사파의 수신 시점 및 표적과의 거리가 각 레이더마다 동일하게 측정되게 된다. 여기서 이상적이라 함은 각 레이더 시스템에서의 내부 위상차 등을 고려하지 않았을 경우를 의미한다. 다만, 본 발명에서는 각 레이더 시스템에서 존재할 수 있는 전자기 시스템에 의한 내부 위상차는 논외로 한다. 이러한 내부 위상차는 공지의 다른 방법들에 의해 보정될 수 있기 때문이다.
상기와 같이, 바이스태틱 표적 반사파의 수신 시점 및 표적 거리가 각 레이더마다 동일하게 측정됨은 특히 고정 표적의 경우에는 매우 명확하게 이해할 수 있다. 왜냐하면 어느 일 레이더로부터 송신되어 표적을 거쳐 다른 레이더로 수신되는 바이스태틱 표적 반사파의 경로 길이와, 상기 다른 레이더로부터 송신되어 표적을 거쳐 상기 일 레이더로 수신되는 바이스태틱 표적 반사파의 경로 길이는 이론적으로 같기 때문이다. 다만, 해당 표적이 이동하는 경우 즉, 이동 표적의 경우에는 도플러 편이 효과에 의해 수신된 각 바이스태틱 표적 반사파의 도플러 주파수가 상이해질 수 있다. 따라서 이러한 경우에는 그 2개의 바이스태틱 표적 반사파 간을 그대로 가간섭적으로 결합하기에는 부적합할 수 있다.
이동 표적과 레이더(고정 레이더를 가정함)의 관계에서, 도플러 편이는, 알려진 바와 같이 이동 표적이 레이더와 근접할 때 도플러 주파수는 원 주파수보다 증가하는 것과 같이 측정되고, 멀어질 때 원 주파수보다 감소하는 것과 같이 측정된다. 즉, 도플러 편이는 표적과 레이더 간의 거리와 상관 관계가 있다.
그러나 이러한 경우에도, 알려진 바와 같이, 어느 2개의 레이더로부터 수신된 바이스태틱 표적 반사파들 사이의 경로차(즉, 거리 또는 시간 지연)는 해당 표적이 이동하더라도 실질적으로 일정하게 유지된다. 따라서 상술한 원리에 의해 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합시킴에 있어서 각 레이더에서 수신한 바이스태틱 표적 반사파를 이용하는 방법은 매우 유용하다.
따라서 본 발명에서는 어느 2개의 레이더를 통해서 최초 동일한 주파수의 송신 신호를 송신한 후, 이로부터 얻어지는 각 레이더에서의 바이스태틱 표적 반사파를 분석하여, 각 바이스태틱 표적 반사파의 도플러 주파수를 획득하고, 그 획득된 도플러 주파수에 근거하여 어느 한 쪽 레이더로부터 송신될 신호의 주파수를 조정함으로써, 차후에 각 레이더에서 수신되는 바이스태틱 표적 반사파들의 도플러 주파수가 일치되도록 하는 방식을 이용한다. 이에 의하면 차후 수신되는 바이스태틱 표적 반사파 간은 양자의 도플러 주파수가 실질적으로 일치하게 되므로 가간섭적으로 신호를 이상적으로 합산시킬 수 있다. 이는 표적의 이동에도 불구하고 바이스태틱 표적 반사파 간의 경로차는 실질적으로 일정하게 유지된다는 것에 기초한다.
이하, 도 4의 순서도를 중심으로 도 2, 도 3을 함께 참조하여 상술한 원리를 구현하기 위한 도 1의 가간섭 결합 시스템(300)을 상세히 설명한다.
단계 S410에서, 제1 레이더(110)를 통해서 제1 송신 주파수를 갖는 제1 송신 신호를 송신하고, 제2 레이더(210)를 통해서 상기 제1 송신 주파수와 동일 주파수를 갖는 제2 송신 신호를 송신한다.
이에 따라 제1 레이더(110) 및 제2 레이더(210)를 통해서 특정 표적으로부터 반사된 신호가 수신될 것이다. 이때, 수신 신호는 상술한 바와 같이 모노스태틱 표적 반사파와 바이스태틱 표적 반사파가 존재할 것이다. 다만, 본 명세서에서는 이중 바이스태택 표적 반사파에 초점을 두고 설명한다.
단계 S420에서, 제1 레이더(110)를 통해서 제2 송신 신호와 관련된 제1 바이스태틱 표적 반사파를 수신하고, 제2 레이더(210)를 통해서 제1 송신 신호와 관련된 제2 바이스태틱 표적 반사파를 수신한다. 이와 같이 수신된 각 바이스태틱 표적 반사파는 가간섭 결합 시스템(300)으로 전달될 수 있다.
이후, 단계 S430에서, 가간섭 결합 시스템(300)의 도플러 주파수 획득부(310)는 제1 바이스태틱 반사파로부터 상기 제1 레이더 측 도플러 주파수를 획득하고, 제2 바이스태틱 표적 반사파로부터 상기 제2 레이더 측 도플러 주파수를 획득한다.
여기서, 각 바이스태틱 표적 반사파의 도플러 주파수는, 다양한 공지의 방식에 의해 획득될 수 있다. 예를 들어, 도플러 필터 뱅크(Doppler filter bank)에 의한 방식, 주파수 변조 스킴에서의 부호화된 데이터를 복호화하여 반사파의 주파수를 확인하는 방식 등 다양한 방법이 이용될 수 있다.
이후, 단계 S440에서, 상기 획득된 2개의 도플러 주파수를 이용하여 상기 제2 레이더를 통해서 송신될 신호에 관한 변경된 송신 주파수인 제2 송신 주파수를 산출한다. 이는 다음과 같은 방법에 의할 수 있다. 이는 가간섭 결합 시스템(300)의 주파수 조정부(320)에 의해 수행된다.
일반적으로 도플러 주파수(f')는 원래의 주파수(f)와 아래와 같은 관계에 있다.
Figure 112011014316742-pat00001
여기서, c 는 전파의 속력이고, v는 각 레이더 측에서 관측된 이동 표적에 대한 관측 속도이다.
이에 의하면, 제2 레이더 측 도플러 주파수를 알면, 이동 표적에 대한 제2 레이더 측 관측 속도를 산출할 수 있다. 이는 주파수 조정부(320) 내의 속도 산출부(322)에 의해 수행될 수 있다.
따라서, 산출된 제2 레이더 측 관측 속도에 근거하여, 상기 제2 레이더 측 관측 속도일 때 상기 제1 레이더 측 도플러 주파수와 동일하게 되는 상기 제2 송신 주파수를 산출할 수 있다. 이는 주파수 조정부(320) 내의 조정 주파수 산출부(324)에 의해 수행될 수 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
최초 송신 주파수를 F라 하면,
제1 레이더 측에서 수신한 제1 바이스태틱 표적 반사파의 도플러 주파수(F1)는, 상기 수학식 1에 의하여
Figure 112011014316742-pat00002
이고,
제2 레이더 측에서 수신한 제2 바이스태틱 표적 반사파의 도플러 주파수(F2)는,
Figure 112011014316742-pat00003
이 된다.
여기서, v2(즉, 제2 레이더 측에서 관측된 속도)는 앞서 속도 산출부(322)에 의해 산출되었으므로, 수학식 3의 F2(즉, 제2 바이스태틱 표적 반사파의 도플러 주파수)를 F1(즉, 제2 바이스태틱 표적 반사파의 도플러 주파수)로 치환한 아래의 수학식 4로부터,
Figure 112011014316742-pat00004
제2 레이더 측 관측 속도(v2)에서 제1 레이더 측 도플러 주파수와 동일하게 되는 제2 송신 주파수(즉, Fx)를 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2 송신 주파수(즉, 제2 레이더에 적용할 조정된 송신 주파수)가 산출되면, 단계 S450에서, 가간섭 결합 시스템(300)의 레이더 제어부(330)는, 제1 및 제2 레이더 시스템(100, 200)의 송수신부(120, 220)를 제어함으로써, 제1/제2 레이더(110, 210)를 통해 표적 탐지를 위한 신호를 재송신하도록 한다.
즉, 레이더 제어부(330)는, 제1 레이더(110)를 통해서 제1 송신 주파수(즉, 이는 종전 송신 주파수와 달리지지 않았음)를 갖는 송신 신호(이하, 제3 송신 신호라 함)를 송신하도록 제어하고, 제2 레이더(210)를 통해서는 앞서 산출된 제2 송신 주파수(즉, 이는 종전 제1 송신 주파수와 동일 주파수였던 것이 다른 주파수 값으로 조정되었음)를 갖는 송신 신호(이하, 제4 송신 신호라 함)를 송신하도록 제어한다.
이에 의해, 단계 S460에서, 제1 레이더(110)를 통해서 상기 제4 송신 신호와 관련된 제3 바이스태틱 표적 반사파를 수신하고, 제2 레이더(210)를 통해서 상기 제3 송신 신호와 관련된 제4 바이스태틱 표적 반사파를 수신하게 된다.
이에 따라 수신된 상기 제3 바이스태틱 표적 반사파 및 제4 바이스태틱 표적 반사파는, 앞서 제1 레이더 측을 기준으로 제2 레이더 측의 송신 신호를 조정한 이유로 실질적으로 동일한 도플러 주파수 값을 갖게 되어 양자를 가간섭적으로 합산하기에 적합하게 된다.
이에 의해, 단계 S470에서는, 상기 제3 바이스태틱 표적 반사파와 상기 제4 바이스태틱 표적 반사파를 가간섭적으로 합산한다. 이러한 합산은 가간섭 결합 시스템(300)의 가간섭 결합부(340)에 의해 수행된다.
이때, 제3 및 제4 바이스태틱 표적 반사파 간의 가간섭적 합산은 그 반사파들 그대로를 합산하는 방식이 이용될 수도 있지만, 아래와 같은 방식이 이용될 수도 있다. 이는 앞선 주파수 조정에 따른 주파수 일치 이외에 위상 일치를 위한 방법으로서 이와 같은 위상 일치까지 시키는 것이 보다 바람직함은 당업자는 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
이를 위해, 가간섭 결합부(340)는, 위상 측정부(342), 위상 일치부(344), 합산부(346)로 구성될 수 있다. 즉, 위상 측정부(342)가 제3 및 제4 바이스태틱 표적 반사파 사이의 위상을 측정한 후, 그 측정된 위상에 근거하여, 위상 일치부(344)는 제3 바이스태틱 표적 반사파 및 제4 바이스태틱 표적 반사파의 상대 위상을 일치시킬 수 있다. 이에 따라 위상 일치된 제3 바이스태틱 표적 반사파와 제4 바이스태틱 표적 반사파를 합산부(344)에서 합산할 수 있다.
상술한 방식에 의하면, 이동 표적의 경우에도 각 레이더에서 수신된 바이스태틱 표적 반사파를 이용하고, 그 표적 반사파 간의 도플러 주파수를 일치시킴으로써, 또한 추가적으로 위상 일치도 시킴으로써, 2개의 신호에 대한 가간섭적 결합을 가능하게 할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합시킴으로써 개별 레이더로부터 수신된 신호의 경우보다 SNR 값을 크게 개선시킬 수 있는 효과가 있다. 여기서, 가간섭적으로 합산된 신호에 공지의 다양한 표적 탐지 기술(예를 들어, CFAR 알고리즘에 따른 적응적 문턱값 이용 방식 등)을 적용하면, 클러터 환경에서도 이동 표적에 대한 탐지/추적의 감도를 크게 개선시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
110 : 제1 레이더 210 : 제2 레이더
100 : 제1 레이더 시스템 200 : 제2 레이더 시스템
300 : 가간섭 결합 시스템 310 : 도플러 주파수 획득부
320 : 주파수 조정부 330 : 레이더 제어부
340 : 가산섭 결합부

Claims (8)

  1. 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하여 이동 표적의 감지율을 향상시키기 위한 방법으로서,
    제1 레이더를 통해서 제1 송신 주파수를 갖는 제1 송신 신호를 송신하고, 제2 레이더를 통해서 상기 제1 송신 주파수와 동일 주파수를 갖는 제2 송신 신호를 송신하는 단계;
    상기 제1 레이더를 통해서 상기 제2 송신 신호와 관련된 제1 바이스태틱 표적 반사파를 수신하고, 상기 제2 레이더를 통해서 상기 제1 송신 신호와 관련된 제2 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 단계;
    상기 제1 바이스태틱 반사파로부터 상기 제1 레이더 측 도플러 주파수를 획득하고, 상기 제2 바이스태틱 표적 반사파로부터 상기 제2 레이더 측 도플러 주파수를 획득하는 단계;
    상기 획득된 2개의 도플러 주파수를 이용하여 상기 제2 레이더를 통해서 송신될 신호에 관한 변경된 송신 주파수인 제2 송신 주파수를 산출하는 단계;
    상기 제1 레이더를 통해서 제1 송신 주파수를 갖는 제3 송신 신호를 송신하고, 상기 제2 레이더를 통해서 상기 제2 송신 주파수를 갖는 제4 송신 신호를 송신하는 단계;
    상기 제1 레이더를 통해서 상기 제4 송신 신호와 관련된 제3 바이스태틱 표적 반사파를 수신하고, 상기 제2 레이더를 통해서 상기 제3 송신 신호와 관련된 제4 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 단계; 및
    상기 제3 바이스태틱 표적 반사파와 상기 제4 바이스태틱 표적 반사파를 가간섭적으로 합산하는 단계
    를 포함하는 이동 표적의 감지율 향상 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 송신 주파수를 산출하는 단계는,
    상기 제2 레이더 측 도플러 주파수와 상기 제1 송신 주파수 간의 편차인 도플러 편이를 이용하여, 이동 표적에 대한 상기 제2 레이더 측 관측 속도를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 제2 레이더 측 관측 속도에 근거하여, 상기 제2 레이더 측 관측 속도일 때 상기 제1 레이더 측 도플러 주파수와 동일하게 되는 상기 제2 송신 주파수를 산출하는 단계
    를 포함하는 이동 표적의 감지율 향상 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 바이스태틱 표적 반사파와 상기 제4 바이스태틱 표적 반사파를 가간섭적으로 합산하는 단계는,
    상기 제3 및 제4 바이스태틱 표적 반사파 사이의 위상을 측정하는 단계;
    상기 측정된 위상에 근거하여, 상기 제3 바이스태틱 표적 반사파 및 제4 바이스태틱 표적 반사파의 상대 위상을 일치시키는 단계; 및
    상기 일치된 제3 바이스태틱 표적 반사파와 제4 바이스태틱 표적 반사파를 합산하는 단계
    를 포함하는 이동 표적의 감지율 향상 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가간섭적으로 합산된 제3 및 제4 바이스태틱 표적 반사파의 합산 신호에, 오경보율(false alarm rate)를 일정하게 유지하기 위한 CFAR(constant false alarm rate) 알고리즘에 의해 결정된 클러터 환경에 따른 적응적 문턱값을 적용하는 단계
    를 더 포함하는 이동 표적의 감지율 향상 방법.
  5. 다수의 레이더를 가간섭적으로 결합하여 이동 표적의 감지율을 향상시키기 위한 레이더 시스템으로서,
    제1 레이더를 통해서 제1 송신 주파수를 갖는 제1 송신 신호를 송신하고, 제2 레이더에 의해 송신된 상기 제1 송신 주파수를 갖는 제2 송신 신호와 관련된 제1 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 제1 레이더 시스템;
    상기 제2 레이더를 통해서 상기 제2 송신 신호를 송신하고, 상기 제1 송신 신호와 관련된 제2 바이스태틱 표적 반사파를 수신하는 제2 레이더 시스템; 및
    상기 제1 레이더 시스템과 상기 제2 레이더 시스템을 가간섭적으로 결합하기 위한 가간섭 결합 시스템을 포함하고,
    상기 가간섭 결합 시스템은,
    상기 제1 레이더 시스템으로부터 전달된 제1 바이스태틱 반사파에 근거하여 상기 제1 레이더 측 도플러 주파수를 획득하고, 상기 제2 레이더 시스템으로부터 전달된 상기 제2 바이스태틱 표적 반사파에 근거하여 상기 제2 레이더 측 도플러 주파수를 획득하는 도플러 주파수 획득부;
    상기 획득된 2개의 도플러 주파수를 이용하여 상기 제2 레이더를 통해서 송신될 신호에 관한 변경된 송신 주파수인 제2 송신 주파수를 산출하고, 상기 제2 송신 주파수 정보를 상기 제2 레이더 시스템으로 전달하는 주파수 조정부;
    상기 제1 레이더 시스템 및 상기 제2 레이더 시스템을 제어하는 레이더 제어부;
    상기 제1 레이더 및 상기 제2 레이더로부터 수신된 바이스태틱 표적 반사파들을 가간섭적으로 결합하기 위한 가간섭 결합부
    를 포함하는 이동 표적의 감지율을 향상시키기 위한 레이더 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 레이더 제어부는,
    상기 제1 레이더를 통해서 제1 송신 주파수를 갖는 제3 송신 신호를 송신하고, 상기 제2 레이더를 통해서 상기 제2 송신 주파수를 갖는 제4 송신 신호를 송신하도록 상기 제1 및 제2 레이더 시스템을 제어하고,
    상기 가간섭 결합부는,
    상기 제1 레이더를 통해서 수신된 상기 제4 송신 신호와 관련된 제3 바이스태틱 표적 반사파와, 상기 제2 레이더를 통해서 수신된 상기 제3 송신 신호와 관련된 제4 바이스태틱 표적 반사파를 가간섭적으로 합산하는
    이동 표적의 감지율을 향상시키기 위한 레이더 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 주파수 조정부는,
    상기 제2 레이더 측 도플러 주파수와 상기 제1 송신 주파수 간의 편차인 도플러 편이를 이용하여, 이동 표적에 대한 상기 제2 레이더 측 관측 속도를 산출하는 속도 산출부; 및
    상기 산출된 제2 레이더 측 관측 속도에 근거하여, 상기 제2 레이더 측 관측 속도일 때 상기 제1 레이더 측 도플러 주파수와 동일하게 되는 상기 제2 송신 주파수를 산출하는 조정 주파수 산출부
    를 포함하는 이동 표적의 감지율을 향상시키기 위한 레이더 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가간섭 결합부는,
    상기 제3 및 제4 바이스태틱 표적 반사파 사이의 위상을 측정하는 위상 측정부;
    상기 측정된 위상에 근거하여, 상기 제3 바이스태틱 표적 반사파 및 제4 바이스태틱 표적 반사파의 상대 위상을 일치시키는 위상 일치부;
    상기 일치된 제3 바이스태틱 표적 반사파와 제4 바이스태틱 표적 반사파를 합산하는 합산부
    를 포함하는 이동 표적의 감지율을 향상시키기 위한 레이더 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101705532B1 (ko) * 2015-11-11 2017-02-10 국방과학연구소 주파수 변조 레이더 및 그것의 제어방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100643939B1 (ko) 2005-08-29 2006-11-10 넥스원퓨처 주식회사 레이더 장치 및 레이더의 거리측정 방법
KR100643940B1 (ko) 2005-08-29 2006-11-10 넥스원퓨처 주식회사 레이더 시스템의 거리 분해능 향상 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100643939B1 (ko) 2005-08-29 2006-11-10 넥스원퓨처 주식회사 레이더 장치 및 레이더의 거리측정 방법
KR100643940B1 (ko) 2005-08-29 2006-11-10 넥스원퓨처 주식회사 레이더 시스템의 거리 분해능 향상 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101497578B1 (ko) * 2013-10-10 2015-03-02 삼성중공업 주식회사 클라우딩 방식의 비상용 레이더 장치 및 이에 적용되는 기지국 장치
KR101705532B1 (ko) * 2015-11-11 2017-02-10 국방과학연구소 주파수 변조 레이더 및 그것의 제어방법

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