KR101386636B1 - 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치 - Google Patents

레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치 Download PDF

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국방과학연구소
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Abstract

본 명세서는 추가적인 수신빔을 할당할 필요가 없으므로 레이더 자원을 낭비하지 않으면서, 모든 탐색 빔 및 추적 빔마다 재머맵을 실시간으로 업데이트하여 재머의 위치를 정확히 검출하면서 재밍 주파수를 회피할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 명세서에 개시된 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치는, 레이더 시스템에서 운용가능한 주파수 대역 중 재밍된 주파수를 검출하는 재밍 주파수 검출부와; 상기 운용가능한 주파수 대역에서 상기 검출된 재밍된 주파수를 제외한 나머지 주파수 대역에서 임의의 주파수를 재밍 회피 주파수로서 선택하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 방법 및 그 장치{LEAST JAMMED FREQUENCY METHOD OF RADAR SYSTEM AND APPARATUS THEREOF}
본 명세서는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 레이더는 전쟁시 다양한 재밍 환경에서 표적을 탐지 및 추적을 해야한다. 특히, 원거리 전파 방해기(Stand-Off Jammer, SOJ)의 강한 잡음 재밍(Noise Jamming)은 레이더 운용에 치명적인 영향을 주기 때문에 레이더는 이에 대한 대응책을 마련해야 한다. 종래 기술에 따른 잡음재밍 추정방법은 한국 특허 출원 번호 10-2008-0096828에 개시되어 있다.
본 명세서는 추가적인 수신빔을 할당할 필요가 없으므로 레이더 자원을 낭비하지 않으면서, 모든 탐색 빔 및 추적 빔마다 재머맵을 실시간으로 업데이트하여 재머의 위치를 정확히 검출하면서 재밍 주파수를 회피할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서에 개시된 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치는, 레이더 시스템에서 운용가능한 주파수 대역 중 재밍된 주파수를 검출하는 재밍 주파수 검출부와; 상기 운용가능한 주파수 대역에서 상기 검출된 재밍된 주파수를 제외한 나머지 주파수 대역에서 임의의 주파수를 재밍 회피 주파수로서 선택하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 재밍 주파수 검출부는 부엽 제거 또는 적응빔 형성을 위해 수신하는 시간을 이용하여 상기 재밍되는 주파수를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치 및 그 방법은, 추가적인 수신빔을 할당할 필요가 없으므로 레이더 자원을 낭비하지 않기 때문에 프레임 타임에 영향을 주지 않는 장점을 지닌다. 또한, 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치 및 그 방법은, 모든 탐색 빔 및 추적 빔마다 재머맵을 실시간으로 업데이트하기 때문에 재머의 정확한 위치를 알 수 있고 실시간으로 급변하는 재밍 환경에 강한 장점을 지니게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치의 구성을 나타낸 도이다.
도 2는 재밍된 주파수 대역과 재밍되지 않은 주파수 대역을 나타낸 예시도 이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 레이더 빔(radar beam) 운용 방법을 나타낸 예시도 이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 방법에 적용된 재머맵(jammer map) 실시간 관리 방법을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 기존의 방법과 본 발명의 방법의 프레임 타임 비교도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하에서는, 잡음 재밍(Noise Jamming) 예를 들면, 원거리 전파 방해기(Stand-Off Jammer, SOJ)에 의해 재밍되는 주파수(재밍 주파수)를 회피할 수 있는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 방법 및 그 장치를 도1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 방법 및 그 장치는, 잡음 재밍(Noise Jamming) 예를 들면, 원거리 전파 방해기(Stand-Off Jammer, SOJ)에 의해 재밍되는 주파수(재밍 주파수)를 실시간 검출(인식)하고, 그 검출한 재밍 주파수와는 다른 주파수를 선택함으로써 재밍되는 주파수를 회피한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치의 구성을 나타낸 도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치는,
레이더 시스템에서 운용가능한 주파수들(또는 주파수 대역) 중에서 재밍된 주파수(또는 주파수 대역)를 검출(인식)하는 재밍 주파수 검출부(100)와;
상기 운용가능한 주파수들(또는 주파수 대역) 중에서 상기 검출된 재밍된 주파수(또는 주파수 대역)를 제외한 나머지 주파수(재밍되지 않은 주파수 대역)에서 임의의 주파수를 회피 주파수(재밍 회피 주파수)로서 선택하는 제어부(200)를 포함한다.
도 2는 재밍된 주파수 대역과 재밍되지 않은 주파수 대역을 나타낸 예시도 이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 레이더 시스템에서 운용할 수 있는 주파수 대역이 N개이고, 2, 3, 4번 주파수 대역에 걸쳐 재밍된 상황이라고 가정하면, 레이더 시스템의 재밍 주파수 검출부(100)는 상기 재밍된 주파수(2-1)를 인식하고, 상기 제어부(200)는 현재 주파수를 상기 재밍되지 않는 주파수 대역(예를 들면, 6, 7, 8번 주파수)으로 변경함으로써 상기 재밍 주파수를 회피한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 레이더 빔(radar beam) 운용 방법을 나타낸 예시도 이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 탐색 빔 및 추적 빔 외 추가적인 수신빔을 할당하지 않고, 탐색 빔 및 추적 빔 내의 부엽 제거(Side Lobe Canceller, SLC) 또는 적응빔 형성(Adaptive Beam Forming, ABF)의 기능을 위해 할당된 수신 시간을 활용한다. 일반적으로, 탐색 빔 및 추적 빔은 도 3과 같이 레이더 빔을 송신하기 전 위상변이(phase shift)를 하는 시간(T1)이 필요하고 부엽 제거 또는 적응빔 형성을 위해 수신하는 시간(T2)이 필요하다. 본 발명의 실시예에 따른 재밍 주파수 검출부(100)는 상기 부엽 제거 또는 적응빔 형성을 위해 수신하는 시간(T2)을 활용하여 재밍되는 주파수(재밍 주파수)를 인식(검출)한다. 즉, 추가적인 빔 할당이 없으므로 레이더 자원의 낭비가 없게 되고 각 탐색 및 추적 빔당 재밍되는 주파수의 정보를 관리할 수 있어서 실시간으로 재밍되는 주파수를 회피할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 방법에 적용된 재머맵(jammer map) 실시간 관리 방법을 나타낸 예시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 방위각-고각에 따른 탐색 빔 그리드에 재밍되는 주파수 정보를 실시간으로 관리하여 3차원의 재머맵을 형성한다. 상기 3차원의 재머맵에는 재밍받는 주파수, 재밍을 인식한 시간, 재밍의 신호 크기와 같은 정보가 저장된다. 원기둥은 탐색 빔을 의미하며 탐색 빔마다 재밍받는 주파수, 재밍을 인식한 시간, 재밍의 신호 크기와 같은 정보가 저장되는 것이다.
상기 제어부(200)는, 탐색 빔마다 재밍되는 주파수 정보를 실시간으로 업데이트(재머맵 업데이트)하여 실시간으로 재밍되는 주파수를 회피한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 재밍 주파수 검출부(100)는 레이더 시스템에서 운용가능한 주파수 대역에 대해 재밍된 주파수를 검출(인식)한다(S11). 예를 들면, 재밍 주파수 검출부(100)는 미리설정된 재머맵 내의 데이터로 현재의 빔 각도에 영향을 줄 수 있는 재밍 주파수가 존재하는지 수학식 1로 검출(확인)한다.
Figure 112012105480959-pat00001
AzJam와 ElJam는 각각 재머맵에 저장된 재밍된 주파수의 방위각과 고각을 나타내며, Az와 El은 각각 현재 빔의 방위각과 고각을 나타내며, BWAz는 안테나의 방위각 빔폭을 나타내며, BWEl는 안테나의 고각 빔폭을 나타내며,
Figure 112012105480959-pat00002
와
Figure 112012105480959-pat00003
는 스케일 값이다.
상기 제어부(200)는 상기 재밍 주파수가 검출되면 상기 운용가능한 주파수 대역 중에서 상기 검출된 재밍된 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역(재밍되지 않은 주파수 대역)(회피 주파수)에서 랜덤으로 주파수를 선택한다. 예를 들면, 상기 제어부(200)는 상기 미리설정된 재머맵 내의 재밍 주파수의 각도위치가 현재 레이더 빔의 영향력(
Figure 112012105480959-pat00004
) 내에 존재하면 회피 주파수를 선택(선정)한다(S12).
상기 제어부(200)는 상기 운용가능한 주파수가 모두 재밍을 받는 상황이면 그 중 재밍 횟수가 가장 적은 주파수를 선택할 수도 있다. 반면, 상기 제어부(200)는 상기 운용가능한 주파수가 모두 재밍을 받는 상황이고, 모든 주파수의 재밍 횟수가 같을 경우는, 현재 레이더 빔 위치에서의 재밍 신호 크기가 제일 작은 주파수를 선택할 수도 있다.
상기 제어부(200)는 상기 미리설정된 재머맵 내의 재밍 주파수가 현재 레이더 빔의 영향력(
Figure 112012105480959-pat00005
) 내에 존재하지 않으면 랜덤으로 주파수를 선택(선정)한다(S13).
상기 제어부(200)는 상기 회피 주파수를 선택(S12)하거나 랜덤으로 주파수를 선택(S13)한 후 레이더 빔의 노이즈 레벨을 측정할 수 있다(S14). 상기 제어부(200)는 도 3의 T2 시간을 이용하여 레이더 빔당 노이즈 레벨을 측정한다. 여기서, 상기 제어부(200)는, 노이즈 레벨 측정부(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 상기 노이즈 레벨 측정부를 통해 상기 레이더 빔당 노이즈 레벨을 측정한다. 예를 들면, 상기 제어부(200)는 상기 노이즈 레벨 측정부를 통해 섬(Sum) 채널 및 부엽(SLB: Side Lobe Blanking) 채널의 평균 노이즈 레벨을 측정한다.
상기 제어부(200)는 상기 측정된 레이더 빔의 노이즈 레벨을 근거로 재머가 존재하는지를 결정한다(S15). 예를 들면, 상기 제어부(200)는 수학식 2를 만족하면 현재의 레이더 빔 위치에 재머가 있다고 결정(판단)한다.
Figure 112012105480959-pat00006
여기서,
Figure 112012105480959-pat00007
는 섬(Sum) 채널의 평균 노이즈 레벨을 나타내며,
Figure 112012105480959-pat00008
는 부엽(SLB) 채널의 평균 노이즈 레벨을 나타내며, An은 레이더 파형별로 미리 측정한 노이즈 레벨을 나타내고, C1과 C2는 임계값을 나타낸다.
상기 제어부(200)는 상기 재머가 있는 것으로 판단되면 현재의 레이더 빔 위치에 재머맵을 업데이트 하고 종료된다(S16). 상기 재머맵은 운용자의 판단에 따라 초기화될 수 있다 또한, 외부로부터 받은 재밍 정보가 운용자에 의해 상기 재머맵에 설정될 수도 있다. 상기 제어부(200)는 상기 업데이트된 재머맵의 데이터로 현재의 빔 각도에 영향을 줄 수 있는 재밍 주파수가 존재하는지를 실시간 판단한다.
Figure 112012105480959-pat00009
Figure 112012105480959-pat00010
여기서 TFrame은 프레임 타임이고, TSur는 탐색에 할당된 시간, TTrack은 추적에 할당된 시간, NBeam은 탐색에 할당된 총 빔의 수, Tick은 한 빔이 가질 수 있는 최소단위이다.
수학식 3은 기존방법의 프레임 타임으로 실시간으로 급변하는 재밍 환경에 대처하기 위해 재머의 정확한 위치를 알아내려면, NBeam을 증가시킬 수밖에 없다. 그러나 NBeam을 증가시키면 프레임 타임이 증가할 수밖에 없다. 또한 NBeam을 줄이면 프레임 타임은 적게 증가하더라도 재머의 정확한 위치를 알 수 없으므로 실시간으로 급변하는 재밍 환경에 대처할 수 없다.
수학식 4는 본 발명의 프레임 타임으로 NBeam에 관계없다는 것을 알 수 있다.
도 6은 기존의 방법과 본 발명의 방법의 프레임 타임 비교도이다. 사각형은 기존방법의 프레임 타임이고 별표시가 본 발명의 프레임 타임을 나타낸다. x축은 재머를 측정하는데 사용되는 빔의 수이고 y축은 프레임 타임이다. 빔의 수가 증가함에 따라 기존방법의 프레임 타임은 증가하지만 본 발명의 프레임 타임은 일정함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치 및 그 방법은, 추가적인 수신빔을 할당할 필요가 없으므로 레이더 자원을 낭비하지 않기 때문에 프레임 타임에 영향을 주지 않는 장점을 지닌다. 또한, 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치 및 그 방법은, 모든 탐색 빔 및 추적 빔마다 재머맵을 실시간으로 업데이트하기 때문에 재머의 정확한 위치를 알 수 있고 실시간으로 급변하는 재밍 환경에 강한 장점을 지니게 된다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 재밍 주파수 검출부 200: 제어부

Claims (9)

  1. 레이더 시스템에서 운용가능한 주파수 대역 중 재밍된 주파수를 검출하는 재밍 주파수 검출부와;
    상기 운용가능한 주파수 대역에서 상기 검출된 재밍된 주파수를 제외한 나머지 주파수 대역에서 임의의 주파수를 재밍 회피 주파수로서 선택하는 제어부를 포함하며,
    상기 재밍 주파수 검출부는 부엽 제거 또는 적응빔 형성을 위해 수신하는 시간을 이용하여 상기 재밍되는 주파수를 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 레이더 시스템의 탐색 빔마다 재밍되는 주파수 정보를 실시간으로 재머맵에 업데이트하여 실시간으로 재밍되는 주파수를 회피하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 재밍 주파수 검출부는,
    미리설정된 재머맵 내의 데이터로 현재의 빔 각도에 영향을 줄 수 있는 재밍 주파수가 존재하는지
    Figure 112012105480959-pat00011
    식을 통해 검출하며, 여기서, AzJam와 ElJam는 각각 재머맵에 저장된 재밍된 주파수의 방위각과 고각을 나타내며, Az와 El은 각각 현재 빔의 방위각과 고각을 나타내며, BWAz는 안테나의 방위각 빔폭을 나타내며, BWEl는 안테나의 고각 빔폭을 나타내며,
    Figure 112012105480959-pat00012
    와
    Figure 112012105480959-pat00013
    는 스케일 값인 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 재밍 주파수가 검출되면 상기 운용가능한 주파수 대역 중에서 상기 검출된 재밍된 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에서 랜덤으로 재밍 회피 주파수를 선택하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 운용가능한 주파수 대역이 모두 재밍된 상태일 때, 상기 운용가능한 주파수 대역 중에서 재밍 횟수가 가장 적은 주파수를 상기 재밍 회피 주파수로서 선택하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 운용가능한 주파수 대역이 모두 재밍된 상태이고, 모든 주파수 대역의 주파수의 재밍 횟수가 동일하면, 현재 레이더 빔 위치에서의 재밍 신호 크기가 최소인 주파수를 상기 재밍 회피 주파수로서 선택하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 시간을 이용하여 레이더 빔당 섬(Sum) 채널 및 부엽(SLB: Side Lobe Blanking) 채널의 평균 노이즈 레벨을 측정하는 노이즈 레벨 측정부를 포함하며,
    상기 제어부는
    Figure 112014012382140-pat00014
    식을 만족하면 현재의 레이더 빔 위치에 재머가 있는 것으로 결정하며, 여기서,
    Figure 112014012382140-pat00015
    는 섬(Sum) 채널의 평균 노이즈 레벨을 나타내며,
    Figure 112014012382140-pat00016
    는 SLB 채널의 평균 노이즈 레벨을 나타내며,
    Figure 112014012382140-pat00017
    은 레이더 파형별로 미리 측정한 노이즈 레벨을 나타내고, C1과 C2는 임계값을 나타내는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 재머가 있는 것으로 결정되면, 상기 현재의 레이더 빔 위치에 재머맵을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 재밍 주파수 회피 장치.
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