KR101389944B1 - 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치 및 평가방법 - Google Patents

다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치 및 평가방법 Download PDF

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KR101389944B1 KR1020130072935A KR20130072935A KR101389944B1 KR 101389944 B1 KR101389944 B1 KR 101389944B1 KR 1020130072935 A KR1020130072935 A KR 1020130072935A KR 20130072935 A KR20130072935 A KR 20130072935A KR 101389944 B1 KR101389944 B1 KR 101389944B1
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Abstract

본 발명은 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치 및 평가방법에 관한 것으로서, 구체적으로 장기적 관점과 단기적 관점의 임무 집합의 시간 부하를 모두 반영한 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치 및 평가방법에 관한 것으로, 본 발명은 단기적인 관점과 장기적인 관점의 부하를 모두 표현할 수 있으므로, 적절한 레이더 임무 집합 선정과 레이더 운용 성능 향상에 기여한다.

Description

다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치 및 평가방법{Apparatus and Method for estimating time load of multifunctional phased array radar}
본 발명은 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치 및 평가방법에 관한 것으로서, 구체적으로 장기적 관점과 단기적 관점의 임무 집합의 시간 부하를 모두 반영한 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치 및 평가방법에 관한 것이다.
다기능 레이더는 미지의 표적 탐색, 발견된 표적의 추적, 상실한 표적의 재탐색, 유도 무기 통제 등의 여러 가지 기능을 수행해야 한다. 특히 다기능 위상배열 레이더는 매우 짧은 시간 안에 전자적으로 빔을 조향할 수 있어서, 주사해야 하는 빔의 방향이 서로 떨어져 있는 임무들을 신속하게 빔 방향을 바꾸어 가며 순차적으로 수행할 수 있다. 따라서 임무간의 빔 방향의 차이나 임무 전환에 걸리는 시간 등의 요소를 고려하지 않고 임무 계획을 수립할 수 있다.
다기능 레이더가 수행해야하는 임무의 목록을 구성하고 반복주기와 마감시간(due time)을 결정하는 것은 레이더의 운용 성능을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 적은 수의 임무를 긴 반복주기로 수행하면 해당하는 레이더 기능의 성능은 저하된다. 반면에, 일반적으로 하나의 레이더는 한 순간에 하나의 임무를 수행할 수 있으므로, 과도한 임무목록을 구성하면 계획된 분량의 임무를 제 시간 안에 처리할 수 없다.
따라서 레이더가 수행해야하는 여러 가지 기능의 성능을 최대화하기 위해서 적절한 수의 임무와 적절한 반복주기, 마감시간 및 수행시간을 결정할 필요가 있다. 이를 결정하기 위해서는 현재 레이더 운용 시스템이 구성하고 있는 임무목록이 레이더에 얼마나 시간상의 부하를 주고 있는가를 평가해야 한다.
그런데, 임무들이 가진 기능의 특성과 중요도에 따라 임무를 반복해야하는 주기와 임무를 수행(빔의 주사)하는데 필요한 시간이 상이하므로, 레이더의 부하를 평가하는 것은 상당히 복잡한 문제이다.
레이더의 시간 부하는 레이더의 임무목록을 수행하는 데에 있어, 먼저 장기적으로 보았을 때 주어진 시간이 충분한지 혹은 부족한지를 나타내야 한다. 이 경우 각각의 임무들이 주어진 마감시간 안에 반드시 처리될 수 있는가에 대해서는 관심이 없으며, 긴 시간 간격으로 평균하였을 때, 처리가 요청된 임무의 수행시간과 반복 횟수를 곱한값이 주어진 시간에 비해 어느 정도인지가 중요하다.
이와는 별도로 주어진 임무집합의 임무들을 모두 수행하려 할 때, 각 임무들이 수행되어야 하는 시간 한계 즉, 마감시간 이전에 충분히 수행될 수 있는지도 표현할 필요가 있다.
일반적으로 시간 부하는 단일한 실수로 표기하게 되는데, 이렇게 하면 레이더에 임무가 얼마나 수행되고 있으며 가용한 시간에 대해서 다른 작업을 수행할 여유가 있는지, 혹은 현재 가용한 자원보다 과도한 임무들이 계획되어 있는지를 쉽게 판별해볼 수 있다.
반면에 이렇게 레이더의 부하를 단일 실수로 표현하게 되면, 단기적(short-term) 관점에서 임무들의 스케줄 가능성(schedulability), 구체적으로 주어진 모든 임무들이 정해진 마감시간 이전에 모두 수행될 수 있는지를 충분히 나타내지 못한다. 사실 이것은 몇 개의 실수로 이루어진 집합이나 다른 평가척도를 통해서도 완벽히 나타낼 수 없는데, 근본적으로 주어진 문제가 NP-complete이기 때문이다.
위와 같은 난점 등에 의해서 종래의 레이더 부하 평가 방식은 장기적 관점의 레이더 부하, 즉 요청된 임무 수행 시간의 총합과 레이더 가용 시간의 비율만을 이용하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 임무 집합의 시간 부하 평가방법에서 임무 하나에 대한 수행 시간과 마감 시간을 시간축 상에 나타낸 도면이다.
만약 각 임무들이 주어진 시간 내에 수행될 수 있는지는 고려하지 않고, 늦어지는 경우가 있더라도, 장기적으로 모든 임무들을 시간에 따라 지연이 증가되지 않게 스케줄 할 수 있는지만 판별하려고 한다면, [수식 1]과 같이 각 임무 i의 수행시간 td ,i에 반복 주기 tu ,i를 단순히 나누어 총합을 구하면 된다. 이 부하식 L1은 종래의 부하 평가방법이다.
[수식 1]
Figure 112013056650651-pat00001
도 2는 수식 1이 나타내는 종래의 시간 부하 평가방법을 나타내는 도면이다. 여러 임무들이 각기 상이한 수행 시간과 반복 주기를 가지고 있으므로 임무별(n)로 레이더 부하를 계산하고 이의 총합을 전체 임무 집합의 레이더 부하로 간주한다.
수식 1의 부하 값이 1 미만이면, 레이더 시간을 100% 활용한다고 할 때, 각 임무들의 지연시간은 계속 감소할 것이다. L1=1일 때는 임무들의 지연시간은 실제 시간의 함수가 아니다. L1이 1보다 크게 되면, 특정 시간 내에 각 임무들의 점유율이 td ,i / tu ,i 보다 작게 되므로, 임무들의 수행은 시간이 지남에 따라 계속 더 지연된다.
따라서 L1은 레이더 자원 관리의 장기적인 관점(long-term)에 있어 주어진 임무들 혹은 수행하기로 계획한 임무들의 집합에 대해서 지속가능한(임무들의 지연시간이 시간에 따라 증가되지 않는) 스케줄링이 가능한 가를 정확히 나타내는 지표로서 활용될 수 있다. 하지만 L1으로는 단기적인 혹은 일회적인 임무들의 수행들에 대해서 스케줄링 가능성이나 레이더 시간 자원 사용에 미치는 영향을 표현할 수가 없다. 결론적으로 장기적인 관점에서는 부하 L1이 합리적인 척도일 수 있으나, 단기적인 관점에서는 스케줄 가능성을 반영할 수 없다.
단기적인 관점에서는 각 임무들의 지속가능한 수행가능성에는 관심이 없으며, 주어진 짧은 시간 내에서 임무들마다 각기 다른 다음번 마감시간 이전에 스케줄링이 가능한가에 초점이 맞추어져 있다. 그러나 이를 확인하기 위해서는 임의로 주어진 임무들의 수행시간과 마감시간에 대해서 지연시간을 최소화하는 문제를 풀어야 하는데 이는 NP-complete임이 알려져 있다.
따라서 단순히 각 임무의 특성에 따라 상수 개수의 연산을 거쳐 구한 값을 합하거나 곱하여 구한 레이더 부하로는 어떠한 방법으로도 단기적 관점의 정확한 스케줄 가능성을 표시할 수 없다.
그럼에도 불구하고, 단일 상수를 통하여 임무 집합 내의 임무들을 모두 수행하는 데에 주어진 레이더 시간 자원이 충분한지 판별함으로써 레이더 임무 집합을 적절한 수준에서 관리하는데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어 장기적인 관점과 단기적인 관점을 동시에 표현하는 의사적 부하를 사용하여, 계산상의 편의를 도모할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 단기적인 관점에서 페널티 등을 부여하여, 단기적인 관점에서 임무들이 얼마나 집중되어 있는가를 나타내는 의사적 척도로서 새로운 부하 평가 방법을 제안한다.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명은 다기능 위상배열 레이더의 임무 집합의 시간 부하를 장기적 관점과 단기적 관점에서 동시에 산출하여 보다 정확한 레이더의 시간 부하를 측정할 수 있는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치 및 평가방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제기된 목적을 달성하기 위해, 다기능 위상배열 레이더에서 수행하는 복수의 임무 목록을 구성하고, 반복되어 수행되는 개별 임무의 반복주기, 개별 임무를 수행하는데 소요되는 수행시간, 및 개별 임무가 수행되어야 하는 시간한계까지 잔여시간인 마감시간을 결정하는 단계; 및 상기 레이더에서 소정의 시간 내에 상기 임무 목록을 수행하는데 필요한 시간이 확보되어 있는지를 나타내는 시간 부하를 산출하되, 상기 시간 부하는 개별 임무가 다음번 마감시간 이내에 완료될 수 있는지를 나타내는 단기적 시간 부하 및 개별 임무의 수행시간을 해당 임무의 반복시간으로 나눈 값을 나타내는 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법을 제공한다.
이때, 상기 시간 부하를 산출하는 단계는, 상기 수행시간(
Figure 112013056650651-pat00002
)을 상기 마감시간(
Figure 112013056650651-pat00003
)으로 나눈 값에 1-체감율(
Figure 112013056650651-pat00004
)을 곱하여 산출된 상기 단기적 시간 부하 및 상기 수행시간(
Figure 112013056650651-pat00005
)을 상기 반복주기(
Figure 112013056650651-pat00006
)로 나눈 값에 체감율(
Figure 112013056650651-pat00007
)을 곱하여 산출된 상기 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출하고, 상기 체감율은 사전에 설정된 값으로, 상기 시간 부하에서 상기 단기적 시간 부하 및 장기적 시간 부하가 차지하는 가중치를 나타내는 것임을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 시간 부하를 산출하는 단계는, 다음 번 반복주기에서 산출되는 시간 부하의 가중치가 현재 반복주기에서 산출된 시간 부하의 가중치보다 지수함수적으로 감소되도록 하여 상기 시간부하를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 시간 부하를 산출하는 단계는, 수학식,
Figure 112013056650651-pat00008
에 따라서 상기 시간 부하(L3,i)를 산출하고,
Figure 112013056650651-pat00009
는 상기 수행시간,
Figure 112013056650651-pat00010
는 상기 마감시간,
Figure 112013056650651-pat00011
는 상기 반복주기, k는 반복하여 수행되는 임무의 수행회차(이때, k=0일 때는 현재 마감시간까지 수행해야하는 임무에 해당하고, 현재 임무 수행 이후부터 반복하는 임무의 수행 회차를 k=1에서 부터 센다),
Figure 112013056650651-pat00012
는 기준시간인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 시간 부하를 산출하는 단계 후, 산출된 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는 경우 상기 복수의 임무 목록 중 일부를 삭제하거나, 상기 개별 임무의 반복주기를 증가시켜 상기 시간 부하를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 시간 부하를 산출하는 단계 후, 산출된 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는 경우 경고 메시지를 출력하고, 상기 복수의 임무 목록을 개별 임무의 시간 부하 크기에 따라 내림차순으로 도시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 위에서 제기된 목적을 달성하기 위해, 다기능 위상배열 레이더에서 수행하는 복수의 임무 목록을 구성하고, 반복되어 수행되는 개별 임무의 반복주기, 개별 임무를 수행하는데 소요되는 수행시간, 및 개별 임무가 수행되어야 하는 시간한계까지 잔여시간인 마감시간을 결정하는 임무 결정부; 및 상기 레이더에서 소정의 시간 내에 상기 임무 목록을 수행하는데 필요한 시간이 확보되어 있는지를 나타내는 시간 부하를 산출하되, 상기 시간 부하는 개별 임무가 다음번 마감시간 이내에 완료될 수 있는지를 나타내는 단기적 시간 부하 및 개별 임무의 수행시간을 해당 임무의 반복시간으로 나눈 값을 나타내는 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출하는 시간 부하 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치를 제공한다.
이때, 상기 시간 부하 산출부는, 상기 수행시간(
Figure 112013056650651-pat00013
)을 상기 마감시간(
Figure 112013056650651-pat00014
)으로 나눈 값에 1-체감율(
Figure 112013056650651-pat00015
)을 곱하여 산출된 상기 단기적 시간 부하 및 상기 수행시간(
Figure 112013056650651-pat00016
)을 상기 반복주기(
Figure 112013056650651-pat00017
)로 나눈 값에 체감율(
Figure 112013056650651-pat00018
)을 곱하여 산출된 상기 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출하고, 상기 체감율은 사전에 설정된 값으로, 상기 시간 부하에서 상기 단기적 시간 부하 및 장기적 시간 부하가 차지하는 가중치를 나타내는 것임을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 시간 부하 산출부는, 수학식,
Figure 112013056650651-pat00019
에 따라서 상기 시간 부하(L3,i)를 산출하고,
Figure 112013056650651-pat00020
는 상기 수행시간,
Figure 112013056650651-pat00021
는 상기 마감시간,
Figure 112013056650651-pat00022
는 상기 반복주기, k는 반복하여 수행되는 임무의 수행회차(이때, k=0일 때는 현재 마감시간까지 수행해야하는 임무에 해당하고, 현재 임무 수행 이후부터 반복하는 임무의 수행 회차를 k=1에서 부터 센다),
Figure 112013056650651-pat00023
는 기준시간인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 산출된 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는 경우 상기 복수의 임무 목록 중 일부를 삭제하거나, 상기 개별 임무의 반복주기를 증가시켜 상기 시간 부하를 감소시키는 임무 목록 갱신부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하를 장기적 관점과 단기적 관점을 동시에 고려하여 평가하므로, 시간 부하를 보다 정확하게 예측할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 정확하게 시간 부하를 예측함에 따라 레이더 임무 집함을 적절하게 선정할 수 있어 레이더 운용 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 정확하게 예측된 시간 부하에 따라서 복수의 임무를 재조정할 수 있는바 다기능 위상배열 레이더의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 임무 집합의 시간 부하 평가방법에서 임무 하나에 대한 수행 시간과 마감 시간을 시간축 상에 나타낸 도면이다.
도 2는 수식 1이 나타내는 종래의 시간 부하 평가방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 수학식 2에 따른 실시예에 있어서 본 발명에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 수학식 3에 따른 실시예에 있어서 본 발명에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 표 1에서 제시된 임무들의 차회 마감시간과 수행시간을 표현한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치 및 평가방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법을 나타내는 순서도이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법은 우선, 다기능 위상배열 레이더에서 수행하는 복수의 임무 목록을 구성하고, 반복되어 수행되는 개별 임무의 반복주기, 개별 임무를 수행하는데 소요되는 수행시간, 및 개별 임무가 수행되어야 하는 시간한계까지 잔여시간인 마감시간을 결정한다(S1100).
다음, 상기 레이더에서 소정의 시간 내에 상기 임무 목록을 수행하는데 필요한 시간이 확보되어 있는지를 나타내는 시간 부하를 산출하되, 상기 시간 부하는 개별 임무가 다음번 마감시간 이내에 완료될 수 있는지를 나타내는 단기적 시간 부하 및 개별 임무의 수행시간을 해당 임무의 반복시간으로 나눈 값을 나타내는 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출한다(S1200).
도 4는 수학식 2에 따른 실시예에 있어서 본 발명에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법을 나타내는 도면이다.
일 실시예에 있어서, 상기 시간 부하를 산출하는 단계는, 상기 수행시간(
Figure 112013056650651-pat00024
)을 상기 마감시간(
Figure 112013056650651-pat00025
)으로 나눈 값에 1-체감율(
Figure 112013056650651-pat00026
)을 곱하여 산출된 상기 단기적 시간 부하 및 상기 수행시간(
Figure 112013056650651-pat00027
)을 상기 반복주기(
Figure 112013056650651-pat00028
)로 나눈 값에 체감율(
Figure 112013056650651-pat00029
)을 곱하여 산출된 상기 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출한다.
상기 체감율은 사전에 설정된 값으로, 상기 시간 부하에서 상기 단기적 시간 부하 및 장기적 시간 부하가 차지하는 가중치를 나타낸다.
이를 수학식으로 나타내면, 아래 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure 112013056650651-pat00030
여기서
Figure 112013056650651-pat00031
는 다음번 임무 수행에서의 마감시간이다. 두 번째 이후의 임무 반복주기를
Figure 112013056650651-pat00032
라고 하면, 매 임무 수행마다 미래에 이루어질 수행에 필요한 부하에 대한 체감률
Figure 112013056650651-pat00033
를 도입하여, 단기적 관점과 장기적 관점의 중요도를 연속적으로 조절할 수 있다.
Figure 112013056650651-pat00034
는 체감율
Figure 112013056650651-pat00035
가 0에 가까워짐에 따라
Figure 112013056650651-pat00036
에 근접하여 단기적 부하가 되며, 체감율이 1에 가까워짐에 따라
Figure 112013056650651-pat00037
에 근접하여 장기적 부하가 된다.
도 5는 수학식 3에 따른 실시예에 있어서 본 발명에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법을 나타내는 도면이다.
다른 실시예에 있어서, 상기 시간 부하를 산출하는 단계는, 다음 번 반복주기에서 산출되는 시간 부하의 가중치가 현재 반복주기에서 산출된 시간 부하의 가중치보다 지수함수적으로 감소되도록 하여 상기 시간부하를 산출할 수 있다.
구체적으로 상기 시간 부하를 산출하는 단계는 시간에 연속적인 체감률을 지수함수와 임의로 설정된 기준 시간
Figure 112013056650651-pat00038
로 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112013056650651-pat00039
이때,
Figure 112013056650651-pat00040
는 상기 수행시간,
Figure 112013056650651-pat00041
는 상기 마감시간,
Figure 112013056650651-pat00042
는 상기 반복주기, k는 반복하여 수행되는 임무의 수행회차(이때, k=0일 때는 현재 마감시간까지 수행해야하는 임무에 해당하고, 현재 임무 수행 이후부터 반복하는 임무의 수행 회차를 k=1에서 부터 센다),
Figure 112013056650651-pat00043
는 기준시간이다.
Figure 112013056650651-pat00044
Figure 112013056650651-pat00045
가 0에 가까워짐에 따라
Figure 112013056650651-pat00046
에 근접하여 단기적 부하가 되며,
Figure 112013056650651-pat00047
가 무한대에 가까워짐에 따라
Figure 112013056650651-pat00048
에 근접하여 장기적 부하가 된다.
본 발명에서 제안하는 시간 부하 산출식이 단기적 관점의 임무의 집중도를 어떻게 부하값에 반영하는가를 이하 표 1의 예를 통해 설명한다.
임무 수행시간
(ms)
차회 마감시간
(ms)
반복주기
(ms)
Figure 112013056650651-pat00049
Figure 112013056650651-pat00050
(
Figure 112013056650651-pat00051
=0.2)
Figure 112013056650651-pat00052
(
Figure 112013056650651-pat00053
=0.8)
Figure 112013056650651-pat00054
(
Figure 112013056650651-pat00055
=200ms)
Figure 112013056650651-pat00056
(
Figure 112013056650651-pat00057
=800ms)
탐색 1 100 400 400 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
탐색 2 50 100 200 0.25 0.45 0.30 0.41 0.31
추적 1 80 100 1000 0.08 0.66 0.22 0.80 0.59
추적 2 80 150 1000 0.08 0.44 0.17 0.53 0.40
추적 3 80 250 1000 0.08 0.27 0.13 0.32 0.25
추적 4 80 400 1000 0.08 0.18 0.10 0.20 0.17
추적 5 80 500 1000 0.08 0.14 0.10 0.16 0.14
플롯확인 100 200 1000 0.10 0.42 0.18 0.50 0.39
부하 합계 1.00 2.81 1.45 3.16 2.49
[표 1]은 탐색 임무 2개와 추적 임무 5개 플롯 확인 임무 1개가 임무집합에 있는 경우, 각각의 수행시간과 차회 임무 수행을 위해 정해진 마감시간 및 이후의 임무 반복주기에 따라 각 레이더 부하 평가식이 결정하는 부하의 값들을 정리한 그림이다.
도 6은 표 1에서 제시된 임무들의 차회 마감시간과 수행시간을 표현한 도면이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 임무들의 개수와 수행시간에 비해 차회 마감시간의 분포가 조밀하여 모든 임무들을 주어진 마감시간 안에 처리할 수는 없다는 것을 확인할 수 있다.
Figure 112013056650651-pat00058
식을 사용한 경우 총 레이더 부하는 1, 즉 100%로써, 이러한 임무 집합내의 임무들을 장기적으로 수행할 때 추가적인 지연시간의 증가나 감소가 발생하지 않는다는 것을 보여준다. 따라서 장기적 관점에서 레이더 이 정도 반복주기와 수행시간을 가지고 있는 임무 집합을 유지하는 데에는 문제가 없다고 볼 수 있으나, 단기적으로 각 임무들이 요청된 마감시간 안에 수행될 수 있는지는 전혀 알 수가 없다.
반면에
Figure 112013056650651-pat00059
Figure 112013056650651-pat00060
식은 1보다 큰 값을 가진다.
Figure 112013056650651-pat00061
의 경우 체감율
Figure 112013056650651-pat00062
이 클수록 장기적 관점의 부하에 가중치를 두므로, 단기적으로 임무가 집중된 현재와 같은 예에서 총 부하 값이 감소한다.
Figure 112013056650651-pat00063
의 경우 마감시간과 반복주기의 시간에 따라 지수적인 페널티를 부여하므로, 기준시간
Figure 112013056650651-pat00064
가 작을수록 차후에 수행될 임무들에 대한 부하를 덜 고려하게 되고 총 부하값은 증가한다.
Figure 112013056650651-pat00065
Figure 112013056650651-pat00066
식은 단기적 관점의 스케줄 가능성을 단일 실수로 추정하고자 하므로, 이 부하값이 1보다 크다는 것이 반드시 단기적 관점에서 마감시간 안에 수행할 수 없는 임무가 존재한다는 것을 의미하지는 않는다. 그러나
Figure 112013056650651-pat00067
을 통해 전혀 판별할 수 없는 정보를
Figure 112013056650651-pat00068
Figure 112013056650651-pat00069
식이 포함함으로써 [표 1]이 나타내는 예와 같은 상황에서 다수의 임무가 좁은 시간 구간 안에서 마감시간 안에 처리되기를 원하는 상황이 발생한다는 것을 확인할 수 있다. 이러한 경우 각 임무들이 원하는 처리 요청시간인 마감시간 안에 처리되지 못하게 되고, 레이더에서 계획된 수준의 임무들의 성능을 발휘할 수 없게 된다. 따라서 본 발명의 레이더 판별식을 통해 레이더 임무 계획을 수정하여 단기적인 임무의 체증을 해결하거나, 예상하는 성능을 수정하는 등에 도움을 주게 된다.
다음, 상기 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는지 여부를 판단한다(S1300).
다음, 산출된 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는 경우 상기 복수의 임무 목록 중 일부를 삭제하거나, 상기 개별 임무의 반복주기를 증가시켜 상기 시간 부하를 감소시킬 수 있다(S1410).
또한, 산출된 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는 경우 경고 메시지를 출력하고, 상기 복수의 임무 목록을 개별 임무의 시간 부하 크기에 따라 내림차순으로 도시하여, 시간 부하를 크게 증가시키는 임무가 무엇인지 용이하게 파악할 수 있도록 한다(S1420). 다만, 도 3의 블로우 차트에서는 S1410 단계 및 S1420 단계를 병렬적인 것으로 도시하였지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 발명에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치(100)는 임무 결정부(200), 시간 부하 산출부(300), 및 임무 목록 갱신부(400)를 포함한다.
임무 결정부(200)는 다기능 위상배열 레이더에서 수행하는 복수의 임무 목록을 구성하고, 반복되어 수행되는 개별 임무의 반복주기, 개별 임무를 수행하는데 소요되는 수행시간, 및 개별 임무가 수행되어야 하는 시간한계까지 잔여시간인 마감시간을 결정한다.
시간 부하 산출부(300)는 상기 레이더에서 소정의 시간 내에 상기 임무 목록을 수행하는데 필요한 시간이 확보되어 있는지를 나타내는 시간 부하를 산출하되, 상기 시간 부하는 개별 임무가 다음번 마감시간 이내에 완료될 수 있는지를 나타내는 단기적 시간 부하 및 개별 임무의 수행시간을 해당 임무의 반복시간으로 나눈 값을 나타내는 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출한다.
일 실시예에 있어서, 시간 부하 산출부(300)는 상기 수행시간(
Figure 112013056650651-pat00070
)을 상기 마감시간(
Figure 112013056650651-pat00071
)으로 나눈 값에 1-체감율(
Figure 112013056650651-pat00072
)을 곱하여 산출된 상기 단기적 시간 부하 및 상기 수행시간(
Figure 112013056650651-pat00073
)을 상기 반복주기(
Figure 112013056650651-pat00074
)로 나눈 값에 체감율(
Figure 112013056650651-pat00075
)을 곱하여 산출된 상기 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출한다.
체감율은 사전에 설정된 값으로, 상기 시간 부하에서 상기 단기적 시간 부하 및 장기적 시간 부하가 차지하는 가중치를 나타낸다.
다른 실시예에 있어서, 시간 부하 산출부(300)는 수학식,
Figure 112013056650651-pat00076
에 따라서 상기 시간 부하(L3,i)를 산출한다.
Figure 112013056650651-pat00077
는 상기 수행시간,
Figure 112013056650651-pat00078
는 상기 마감시간,
Figure 112013056650651-pat00079
는 상기 반복주기, k는 반복하여 수행되는 임무의 수행회차(이때, k=0일 때는 현재 마감시간까지 수행해야하는 임무에 해당하고, 현재 임무 수행 이후부터 반복하는 임무의 수행 회차를 k=1에서 부터 센다),
Figure 112013056650651-pat00080
는 기준시간이다.
임무 목록 갱신부(400)는 산출된 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는 경우 상기 복수의 임무 목록 중 일부를 삭제하거나, 상기 개별 임무의 반복주기를 증가시켜 상기 시간 부하를 감소시킨다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 기시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치
200: 임무 결정부
300: 시간 부하 산출부
400: 임무 목록 갱신부

Claims (10)

  1. 다기능 위상배열 레이더에서 수행하는 복수의 임무 목록을 구성하고, 반복되어 수행되는 개별 임무의 반복주기, 개별 임무를 수행하는데 소요되는 수행시간, 및 개별 임무가 수행되어야 하는 시간한계까지 잔여시간인 마감시간을 결정하는 단계; 및
    상기 레이더에서 소정의 시간 내에 상기 임무 목록을 수행하는데 필요한 시간이 확보되어 있는지를 나타내는 시간 부하를 산출하되, 상기 시간 부하는 개별 임무가 다음번 마감시간 이내에 완료될 수 있는지를 나타내는 단기적 시간 부하 및 개별 임무의 수행시간을 해당 임무의 반복시간으로 나눈 값을 나타내는 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간 부하를 산출하는 단계는,
    상기 수행시간(
    Figure 112013056650651-pat00081
    )을 상기 마감시간(
    Figure 112013056650651-pat00082
    )으로 나눈 값에 1-체감율(
    Figure 112013056650651-pat00083
    )을 곱하여 산출된 상기 단기적 시간 부하 및 상기 수행시간(
    Figure 112013056650651-pat00084
    )을 상기 반복주기(
    Figure 112013056650651-pat00085
    )로 나눈 값에 체감율(
    Figure 112013056650651-pat00086
    )을 곱하여 산출된 상기 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출하고, 상기 체감율은 사전에 설정된 값으로, 상기 시간 부하에서 상기 단기적 시간 부하 및 장기적 시간 부하가 차지하는 가중치를 나타내는 것임을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시간 부하를 산출하는 단계는,
    다음 번 반복주기에서 산출되는 시간 부하의 가중치가 현재 반복주기에서 산출된 시간 부하의 가중치보다 지수함수적으로 감소되도록 하여 상기 시간부하를 산출하는 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시간 부하를 산출하는 단계는,
    수학식,
    Figure 112013056650651-pat00087
    에 따라서 상기 시간 부하(L3,i)를 산출하고,
    Figure 112013056650651-pat00088
    는 상기 수행시간,
    Figure 112013056650651-pat00089
    는 상기 마감시간,
    Figure 112013056650651-pat00090
    는 상기 반복주기, k는 반복하여 수행되는 임무의 수행회차,
    Figure 112013056650651-pat00091
    는 기준시간인 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시간 부하를 산출하는 단계 후,
    산출된 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는 경우 상기 복수의 임무 목록 중 일부를 삭제하거나, 상기 개별 임무의 반복주기를 증가시켜 상기 시간 부하를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시간 부하를 산출하는 단계 후,
    산출된 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는 경우 경고 메시지를 출력하고, 상기 복수의 임무 목록을 개별 임무의 시간 부하 크기에 따라 내림차순으로 도시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가방법.
  7. 다기능 위상배열 레이더에서 수행하는 복수의 임무 목록을 구성하고, 반복되어 수행되는 개별 임무의 반복주기, 개별 임무를 수행하는데 소요되는 수행시간, 및 개별 임무가 수행되어야 하는 시간한계까지 잔여시간인 마감시간을 결정하는 임무 결정부; 및
    상기 레이더에서 소정의 시간 내에 상기 임무 목록을 수행하는데 필요한 시간이 확보되어 있는지를 나타내는 시간 부하를 산출하되, 상기 시간 부하는 개별 임무가 다음번 마감시간 이내에 완료될 수 있는지를 나타내는 단기적 시간 부하 및 개별 임무의 수행시간을 해당 임무의 반복시간으로 나눈 값을 나타내는 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출하는 시간 부하 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시간 부하 산출부는,
    상기 수행시간(
    Figure 112013056650651-pat00092
    )을 상기 마감시간(
    Figure 112013056650651-pat00093
    )으로 나눈 값에 1-체감율(
    Figure 112013056650651-pat00094
    )을 곱하여 산출된 상기 단기적 시간 부하 및 상기 수행시간(
    Figure 112013056650651-pat00095
    )을 상기 반복주기(
    Figure 112013056650651-pat00096
    )로 나눈 값에 체감율(
    Figure 112013056650651-pat00097
    )을 곱하여 산출된 상기 장기적 시간 부하의 합으로 상기 시간 부하를 산출하고, 상기 체감율은 사전에 설정된 값으로, 상기 시간 부하에서 상기 단기적 시간 부하 및 장기적 시간 부하가 차지하는 가중치를 나타내는 것임을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 시간 부하 산출부는,
    수학식,
    Figure 112013056650651-pat00098
    에 따라서 상기 시간 부하(L3,i)를 산출하고,
    Figure 112013056650651-pat00099
    는 상기 수행시간,
    Figure 112013056650651-pat00100
    는 상기 마감시간,
    Figure 112013056650651-pat00101
    는 상기 반복주기, k는 반복하여 수행되는 임무의 수행회차,
    Figure 112013056650651-pat00102
    는 기준시간인 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치.
  10. 제7항에 있어서,
    산출된 시간 부하가 상기 다기능 위상배열 레이더의 성능을 초과하는 경우 상기 복수의 임무 목록 중 일부를 삭제하거나, 상기 개별 임무의 반복주기를 증가시켜 상기 시간 부하를 감소시키는 임무 목록 갱신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 위상배열 레이더에서 임무 집합의 시간 부하 평가장치.
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