KR101252052B1 - 레이더 타이밍 신호 발생 방법 - Google Patents

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Abstract

파형 생성 명령을 수신하여 모드(Mode) 및 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency: PRF) 세팅 정보를 수신하는 단계; 수신한 통신 PRF 세팅 정보를 저장하는 단계; 수신된 상기 모드 세팅 정보에 따라 모드를 선택하는 단계; 상기 선택된 모드에 따라 다수의 펄스 스트림의 온/오프(on/off) 선택 여부를 판단하는 단계; 상기 펄스 스트림의 선택 여부에 따라 다양한 조합으로 송신 펄스를 생성하는 단계; 상기 송신 펄스 파형을 이용하여 출력 파형을 발생하는 단계를 포함하여 이루어지는 레이더 타이밍 신호 발생 방법.

Description

레이더 타이밍 신호 발생 방법{method of timing signal generation for a radar}
본 발명은 레이더 타이밍 신호 발생 방법에 관한 것으로, 특히 높은(High/Medium) 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency: PRF) 시스템에서 적용할 수 있는 프로그래머블 레이더 타이밍 신호 발생 방법에 관한 것이다.
레이더는 전자파를 사용하여 대상 물체의 거리 및 방향을 탐지하는 장비이며, 전자전(EW ; Electronic Warfare) 장비는 레이더가 방사하는 전자파를 수집하여 레이더의 위치를 찾아내고 필요할 때 방해 전자파를 사용하여 레이더의 운용을 방해하는 장비이다. 이러한 전자장비는 전파를 탐지하는 전자지원(ES ; Electronic Support) 장비와 레이더 신호를 방해하는 전자공격(Electronic Attack, 이하 'EA'라 약칭함) 장비로 구성된다. 특히, EA 장비는 방해하고자 하는 레이더와 동일한 타이밍 신호들을 발생시킬 수 있는 경우 가장 효과적인 공격이 가능하다. 최신 레이더들은 전자전 장비의 전자파 방해 영향을 줄이기 위하여 송신신호와 수신신호의 위상을 비교하여 표적신호를 탐지하는 코히어런트(coherent) 방식을 사용하고 있으며, 상대적으로 복잡한 타이밍 신호를 필요로 한다. 따라서, 최근 EA 장비와 레이더의 성능을 평가하기 위해서는 레이더 신호의 위상정보를 고려한 EA 장비와 코히어런트 레이더를 동기시켜 운용할 수 있는 타이밍 신호 발생장치가 시험 환경 구성시 요구된다.
주로 낮은(low) 펄스 반복 주파수 시스템에 사용되고 있는 종래의 타이밍 신호 발생 장치를 이용한 타이밍 신호 발생 방법은 메모리 저장 방식을 사용하고 있다. 레이더 발전추세가 높은 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency: PRF) 방식으로 진행되므로 그 기능에 맞는 여러 가지 파형(Waveform)이 요구될 뿐 아니라, 거리 및 속도 모호성(Ambiguity)을 해결하기 위해 다양한 파형이 요구된다. 현재 레이더의 발전추세는 다양한 기능에 걸맞은 여러 가지 체계 파형이 요구됨으로 종래의 메모리 방식은 그 많은 모든 체계 파형을 메모리에 저장해야 하므로 그 메모리 용량 및 데이터 액세스 타임(Access Time) 측면에서 그 한계를 가지게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법의 진행과정을 나타낸 흐름도이다. 도시된 바와 같이 종래의 타이밍신호 발생 방법은 레이더 통제기로부터 파형생성 명령 수신(S101)을 통해 필요한 체계파형(PRF SET)에 대한 명령을 받으면 그 정보를 저장한다. 이때, 변수 N은 "0"이라고 설정한다. (S102)
PRF SET 판단(S103)에서 필요한 PRF SET이 "N"과 동일한지 판단한다.
현재 변수 N은 "0"이므로, 이후의 동작으로 넘어가게 된다. 이때 필요한 PRF SET 개수(N) 만큼을 미리 메모리에 저장해 두어야한다. PRF SET #1이 선택되면 그 타이밍 발생 모듈을 인에이블(enable) 시킨다(S104).
해당 모듈에 저장된 메모리 데이터를 읽어 들인다 (S105).
읽어들인 메모리 데이터를 이용하여 송신 펄스(pulse)를 생성한다. 이때, 레이더 운용에 필요한 동기 펄스나 트리거 펄스를 합하여 하나의 출력 파형이 된다 (S106).
이어, 변수 N을 증가(+1)시켜(S107) PRF SET와 변수 N을 비교하는 단계(S103)로 궤환한다.
본 발명의 목적은 별도로 메모리를 추가하지 않고 필요에 따라 타이밍 신호 제어 명령만을 받아 그 범위 내에서 원하는 체계 파형을 생성할 수 있는 레이더 타이밍 신호 발생 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 펄스 반복 주파수 시스템에서 사용할 수 있는 레이더 타이밍 신호 발생 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 프로그래머블 방식을 적용한 레이더 타이밍 신호 발생 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다기능 레이더 시스템에 유용하게 사용될 수 있는 레이더 타이밍 신호 발생 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법은 주어진 체계 타이밍 관련 프레임(Frame)을 구성한 후, 별도로 메모리를 추가하지 않고 그 범위 내에서 원하는 체계 파형을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법은 체계 파형 생성 명령을 수신하여 모드(Mode) 및 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency: PRF) 세팅 정보를 수신하는 단계; 수신한 통신 PRF 세팅 정보를 저장하는 단계; 수신된 상기 모드 세팅 정보에 따라 모드를 선택하는 단계; 상기 선택된 모드에 따라 다수의 펄스 스트림의 온/오프(on/off) 선택 여부를 판단하는 단계; 상기 펄스 스트림의 선택 여부에 따라 다양한 조합으로 송신 펄스를 생성하는 단계; 및 상기 송신 펄스가 포함된 출력 파형을 발생하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법의 다른 세부적 특징은 상기 펄스 스트림에서 제어 명령어에 따라 펄스폭, 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval), 펄스 개수를 변수로 송신 펄스를 생성하는 단계를 더 포함하는 점이다.
본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법의 또 다른 세부적 특징은 상기 제어 명령어에 따라 송신 펄스를 생성하는 동작은 데이터 적용 모듈을 이용하여 수행하는 점이다.
본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법의 또 다른 세부적 특징은 휘발성 메모리(volatilization) 소자를 이용하여 체계 파형을 생성하는 점이다.
본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법의 또 다른 세부적 특징은 상기 휘발성 메모리(volatilization) 소자는 FPGA(Field Programmable Gate Array)인 점이다.
본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
첫째, 별도로 메모리를 추가하지 않고 필요에 따라 타이밍 신호 제어 명령만을 받아서 그 범위 내에서 원하는 체계 파형을 생성할 수 있다.
둘째, 높은 펄스 반복 주파수 시스템에서 사용할 수 있다.
셋쩨, 프로그래머블 방식을 적용하여 액세스 타임이 빠르다.
넷째, 다기능 레이더 시스템에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법의 진행과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법의 진행과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법은 기존의 메모리 저장 방식이 아니고 새로운 프로그래머블(Programmable) 방식을 적용한 레이더 타이밍 신호 발생방법이다. 프로그래머블(Programmable) 방식은 별도의 메모리가 필요 없고 FPGA(Field Programmable Gate Array) 같은 휘발성(Volatilization) 소자를 이용하여 그때마다 필요로 하는 체계 파형을 타이밍 신호 제어 명령어만을 받아서 생성한다.
즉, 주어진 체계 타이밍 관련 프레임(Frame)을 구성한 후 그 범위 내에서 원하는 체계 파형을 추가적인 메모리가 필요 없이 자유자재로 생성할 수 있는 방법인 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법의 진행과정을 나타낸 흐름도이다.
파형 생성 명령의 수신을 통해 모드(MODE) 및 PRF SET 정보를 수신한다 (S201).
PRF SET 정보를 저장한다 (S202).
이어, 파형 생성 명령에 따른 모드를 선택한다. 이때 모드는 운용모드, 정비모드 및 시험모드 등이 될 수 있으며 모드 개수는 확장 가능하다. 모드(MODE)는 서로 다른 체계 파형에 대한 운용개념상의 구분일 뿐이다. 즉, 모드 안에 N개의 PRF SET가 포함되는 개념이다 (S203).
이어 펄스 스트림 온/오프(ON/OFF) 선택을 판단하고 (S204), 그에 따라 데이터 적용 모듈을 적용하여 송신 펄스를 생성한다. 데이터 적용 모듈은 선택된 각 펄스 스트림에서 제어 명령어에 따라 펄스 폭(pulse width), 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval), 펄스 개수(Pulse Number) 등을 변수로 파형을 생성한다 (S205).
최종 출력 파형은 동기 펄스와 상기 송신 펄스 및 트리거 펄스를 합해진 파형을 발생한다 (S206).
한편, 상기 펄스 스트림의 온/오프 선택에 따른 송신 펄스 생성을 좀 더 상세히 설명하면, 프레임 타임은 위에서도 언급한 바와 같이, 동기 펄스 생성 + 송신 펄스 생성 + 트리거 펄스 생성의 합으로 표현될 수 있다. 동기 펄스 생성은 타이밍 동기신호로서 예를 들면 SOB(Start of Burst) 신호가 될 수 있다. 트리거 펄스 생성은 파형 생성 편리를 위한 일종의 프리-트리거(pre-trigger) 신호이다.
선택된 모드에서 송신 펄스 생성 과정은, 다수의 펄스 스트림 예를 들어 "a/b"의 온/오프(on/off) 선택에서 인에이블(Enable) 또는 디스에이블(Disable) 상태를 결정한다. 만일, 디스에이블(Disable) 되면 건너 뛰고(Skip) 인에이블(Enable)되면 파형을 생성한다. 생성되는 송신 펄스는 다양한 조합이 가능한데, 예를 들어, 펄스 스트림 "a"만이 인에이블(Enable)되어 생성된 펄스(①), 펄스 스트림 "b"가 인에이블(Enable)되어 데이터 적용 모듈에 의해 입력 변수가 제어된 상태에서 생성된 펄스(②) 또는 본적으로 항상 적용되는 필수 파형으로 데이터 적용 모듈에 의해 입력 변수가 제어된 상태에서 생성된 펄스(③)가 조합될 수 있다. 즉,
ⅰ. 기본적으로 항상 적용되는 필수 파형만으로 형성된 경우: ③
ⅱ. 펄스 스트림 "a"만이 인에이블(Enable)되어 생성된 펄스(①)와 기본적으로 항상 적용되는 필수 파형(③)이 조합되어 형성된 경우: ①③
ⅱ. 펄스 스트림 "b"만이 인에이블(Enable)되어 생성된 펄스(②)와 기본적으로 항상 적용되는 필수 파형(③)이 조합되어 형성된 경우: ②③
ⅳ. 펄스 스트림 "a"만이 인에이블(Enable)되어 생성된 펄스(①), 펄스 스트림 "b"만이 인에이블(Enable)되어 생성된 펄스(②)와, 기본적으로 항상 적용되는 필수 파형(③)이 모두 조합되어 형성된 경우: ①②③
다시 말해, 펄스 스트림 "a/b"에 대하여는 모두 4가지의 조합이 가능하나, 그 이상으로 확장이 가능한 것은 언급의 여지가 없을 것이다.
다수의 펄스 스트림 중에는 기본적으로 항상 적용되는 필수 파형으로 데이터 적용 모듈에서 그 입력 변수인 펄스폭(Pulse Width), PRI(Pulse Repetition Interval) 및 펄스 개수(Pulse Number) 등이 제어될 수 있다.
이때 데이터 적용 모듈은 체계 파형 제어 명령어에 따라 주어진 프레임 타임 내에서 원하는 파형을 자유 자재로 생성할 수 있다. 그 결과 송신 펄스 생성은 각 모드 선택에 따라 결정되는 펄스 스트림들의 인에이블 또는 디스에이블 선택의 결과에 따라 다양한 조합으로 표현된다. 최종 출력 파형은 동기 펄스, 송신 펄스 및 트리거 펄스가 합해진 파형으로 나타난다.
종래 기술에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법은 N개의 PRF SET을 미리 메모리에 데이터를 저장해 놓고 있다가 파형 생성 명령 수신에 의해 선택된 PRF SET을 출력하는 방식인 반면, 본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법은 다양한 파형에 대한 정보를 입력 변수로 정의한 후 체계 파형 제어 명령에 따라 프로그래머블(Programmable)하게 제어될 수 있도록 구성한 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 레이더 타이밍 신호 발생 방법은 모드(Mode)나 PRF SET 개수 N이 증가하더라도 추가적인 메모리가 필요하지 않으며, 체계 파형 제어 명령어에 따라 프로그래머블(Programmable)하게 생성함으로 짧은 시간에 다양한 파형을 발생할 수 있다.

Claims (6)

  1. 체계 파형 생성 명령을 수신하여 모드(Mode) 및 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency: PRF) 세팅 정보를 수신하는 단계;
    수신한 통신 PRF 세팅 정보를 저장하는 단계;
    수신된 상기 모드 세팅 정보에 따라 모드를 선택하는 단계;
    상기 선택된 모드에 따라 다수의 펄스 스트림의 온/오프(on/off) 선택 여부를 판단하는 단계;
    상기 펄스 스트림의 선택 여부에 따라 다양한 조합으로 송신 펄스를 생성하는 단계;
    상기 송신 펄스가 포함된 출력 파형을 발생하는 단계를 포함하여 이루어지는 레이더 타이밍 신호 발생 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 스트림에서 제어 명령어에 따라 펄스폭, 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval), 펄스 개수를 변수로 송신 펄스를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 타이밍 신호 발생 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 명령어에 따라 송신 펄스를 생성하는 동작은 데이터 적용 모듈을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 레이더 타이밍 신호 발생 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    휘발성 메모리(volatilization) 소자를 이용하여 체계 파형을 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 타이밍 신호 발생 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 휘발성 메모리(volatilization) 소자는 FPGA(Field Programmable Gate Array)인 것을 특징으로 하는 레이더 타이밍 신호 발생 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 모드 선택 단계에서 선택되는 모드는 운용모드, 정비모드 및 시험모드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이더 타이밍 신호 발생 방법.
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