KR101461131B1 - 모노펄스 레이더 시스템의 보정 방법 - Google Patents

모노펄스 레이더 시스템의 보정 방법 Download PDF

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Abstract

모노펄스 레이더 시스템의 보정 방법을 공개한다. 본 발명은 1차 감지 레이더와 2차 감시 레이더를 포함하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법에 있어서,
상기 1차 감시 레이더를 구동하여 펄스 파형의 빔을 방사하고, 적어도 하나의 표적에 반사되어 수신되는 상기 빔의 세기를 상기 빔의 세기에 따른 상기 1차 표적 정보가 기록되어 미리 저장된 모노펄스 테이블에 대입하여 상기 적어도 하나의 표적 각각에 대한 1차 표적 정보를 획득하는 단계, 상기 2차 감시 레이더를 구동하여 상기 적어도 하나의 표적으로 질문 신호를 전송하고, 상기 적어도 하나의 표적 각각에서 수신되는 응답 신호를 분석하여 상기 적어도 하나의 표적 각각에 대한 2차 표적 정보를 획득하는 단계, 상기 1차 감시 레이더가 상기 2차 표적 정보를 수신하여 상기 1차 표적 정보에 매칭시키는 단계, 상기 1차 감시 레이더가 매칭된 상기 1차 표적 정보와 상기 2차 표적 정보 사이의 오차값을 이용하여 보정값을 획득하는 단계 및 상기 1차 감시 레이더가 상기 보정값을 상기 모노펄스 테이블에 반영하여 상기 1차 감시 레이더의 오차를 보정하는 단계를 포함한다.

Description

모노펄스 레이더 시스템의 보정 방법{CALIBRATION METHOD FOR MONOPULSE RADAR SYSTEM}
본 발명은 레이더 시스템의 보정 방법에 관한 것으로, 특히 실시간으로 오차를 보정할 수 있는 모노펄스 레이더 시스템의 보정 방법에 관한 것이다.
모노펄스 레이더는 지정된 표적을 지향하여 빔(펄스, 전파)를 방사하고, 반사파를 측정하여 표적을 추적하는 추적 레이더의 일종으로, 한번 빔을 송수신하여 표적의 거리, 방위각 및 고각을 동시에 탐지할 수 있는 레이더를 의미한다. 모노펄스 레이더는 한번의 빔 송수신에 의해 표적에 대한 방위각, 고각 및 거리 정보를 모두 탐지하여 표시할 수 있다는 장점이 있는 반면, 다양한 요인에 의해 성능이 열화되어 표적에 대한 정확한 탐지 정보를 획득하지 못하는 경우가 발생할 수 있다는 단점이 있다. 이에 모노펄스 레이더는 탐지 성능에 대해 정기적 또는 비정기적 보정을 필요로 한다. 그러나 단일 펄스 송수신으로 표적을 탐지하는 모노펄스 레이더의 특성은 성능의 열화 시에 자체적인 보정을 어렵게 한다.
특히 방위각 및 고각의 경우에는 레이더 안테나를 정밀 측정 시설에 설치하고, 측정 시설에서 측정된 정보를 사용하여 탐지 성능을 보정하여야 하기 때문에 운용 중 탐지 성능에 열화가 발생하게 되면, 이를 현장에서 실시간으로 보정할 수 있는 방법을 제공하지 못하고 있다.
한국 공개 특허 제2002-0059136호(2002년 7월 12일 공개)에는 레이더 시스템에서 파일럿 신호를 일정 주파수로 샘플링하여 디지털 신호로 변경시켜 출력하면 컴퓨터에서 이 신호를 이용하여 이득 특성 및 위상 오프셋을 분석하고 수정 할 수 있도록 하지만, 이는 초기 오프셋에 대한 수정을 제공할 수 있는 반면, 열화에 의한 오차를 보정하지는 못하는 한계가 있다.
본 발명의 목적은 탐지 성능에 열화가 발생하더라도 현장에서 실시간으로 탐지 성능의 오차를 감지 및 보정할 수 있는 모노펄스 레이더 시스템의 보정 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 레이더 시스템의 오차 보정 방법은 1차 감지 레이더와 2차 감시 레이더를 포함하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법에 있어서, 상기 1차 감시 레이더를 구동하여 펄스 파형의 빔을 방사하고, 적어도 하나의 표적에 반사되어 수신되는 상기 빔의 세기를 상기 빔의 세기에 따른 상기 1차 표적 정보가 기록되어 미리 저장된 모노펄스 테이블에 대입하여 상기 적어도 하나의 표적 각각에 대한 1차 표적 정보를 획득하는 단계; 상기 2차 감시 레이더를 구동하여 상기 적어도 하나의 표적으로 질문 신호를 전송하고, 상기 적어도 하나의 표적 각각에서 수신되는 응답 신호를 분석하여 상기 적어도 하나의 표적 각각에 대한 2차 표적 정보를 획득하는 단계; 상기 1차 감시 레이더가 상기 2차 표적 정보를 수신하여 상기 1차 표적 정보에 매칭시키는 단계; 상기 1차 감시 레이더가 매칭된 상기 1차 표적 정보와 상기 2차 표적 정보 사이의 오차값을 이용하여 보정값을 획득하는 단계; 및 상기 1차 감시 레이더가 상기 보정값을 상기 모노펄스 테이블에 반영하여 상기 1차 감시 레이더의 오차를 보정하는 단계; 를 포함한다.
상기 1차 표적 정보에 매칭시키는 단계는 상기 2차 감시 레이더로부터 상기 2차 표적 정보를 수신하는 단계; 상기 적어도 하나의 표적 각각에 대한 상기 1차 표적 정보 및 상기 2차 표적 정보 각각에서 동일한 표적에 대한 표적 정보를 판별하는 단계; 및 동일한 표적에 대한 상기 1차 표적 정보 및 상기 2차 표적 정보를 서로 매칭시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 표적 정보를 판별하는 단계는 상기 1차 표적 정보 중 상기 2차 표적 정보에 따른 표적의 위치와 가장 인접한 표적의 위치를 갖는 1차 표적 정보를 판별하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 표적 정보에 매칭시키는 단계는 상기 2차 표적 정보를 수신하는 단계 이후, 상기 2차 표적 정보에 포함된 고도 정보를 상기 1차 표적 정보의 고각 정보에 대응하는 형태로 변환하고, 상기 2차 표적 정보에 위치 정보가 포함되면, 상기 1차 표적 정보의 방위각 정보에 대응하는 형태로 변환하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변환하는 단계는 전파굴절효과에 의한 오차를 반영하여 상기 2차 표적 정보를 상기 1차 표적 정보에 대응하는 형태로 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정값을 획득하는 단계는 상기 1차 표적 정보와 상기 2차 표적 정보 사이의 오차값이 기설정된 기준 오차 범위를 초과하는지 판별하는 단계; 및 상기 오차값이 상기 기준 오차 범위를 초과하면, 상기 오차값을 기설정된 방식으로 변환하여 상기 보정값을 계산하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정값을 획득하는 단계는 상기 기준 오차 범위를 초과하는 상기 오차값의 개수가 기설정된 개수를 초과하는지 판별하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 보정값을 계산하는 단계는 복수개의 상기 오차값의 평균을 이용하여 상기 보정값을 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정값을 획득하는 단계는 기설정된 시간 단위로 상기 1차 표적 정보와 상기 2차 표적 정보 사이의 오차값의 평균값을 획득하는 단계; 및 상기 평균값을 이용하여 상기 보정값을 획득하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 레이더 시스템의 보정 방법은 2차 감시 레이더에서 획득한 정보를 이용하여 모노펄스 레이더인 1차 감시 레이더의 방위각 및 고각 탐지 성능의 열화를 실시간으로 점검 및 보정한다. 그러므로 별도의 측정 시설을 이용하지 않고서도 현장에서 실시간으로 열화에 의한 탐지 성능 오차를 보정할 수 있도록 한다.
도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 레이더 시스템을 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 레이더 시스템의 보정 방법을 나타낸다.
도3 및 도4 는 1차 표적 정보와 2차 표적 정보 사이의 오차의 일 예를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 레이더 시스템을 나타낸다.
도1 을 참조하면, 본 발명의 레이더 시스템은 1차 감시 레이더(PSR : Primary Surveillance Radar) 및 2차 감시 레이더(SSR : Secondary Surveillance Radar)를 포함한다. 항공관제를 위해 사용되는 감시 레이더(일예로 공항 감시 레이더, Airport Surveillance Radar : ASR)등과 같이 여러 분야에서 사용되고 있는 감시 레이더는 통상적으로 1차 감시 레이더(PSR) 및 2차 감시 레이더(SSR)로 2개의 감시 레이더를 사용하고 있다. 1차 감시 레이더(PSR)는 모노펄스 레이더로 구현될 수 있으며, 기설정된 주파수의 빔을 방사하고, 타겟에서 반사된 전파를 수신 및 분석하여 표적의 거리, 방위각 및 고각에 대한 정보를 획득한다. 모노펄스 레이더로 구현되는 1차 감지 레이더(PSR)는 4개의 급전혼(Feed Horn)으로 구성되는 안테나를 구비하고, 4개의 급전혼 각각으로 수신되는 빔 세기를 이용하여 표적의 방위각, 고각 및 거리 정보를 획득한다. 즉 표적이 방사된 빔의 중심에 위치하는 경우, 4개의 급전혼 각각으로 입사되는 빔의 세기가 동일한데 비해, 표적이 방사된 빔의 중심에서 벗어나게 되면, 4개의 급전혼 각각으로 입사되는 빔의 세기가 서로 상이하게 나타난다. 그리고 4개 급전혼 각각의 위치에 따른 빔의 세기의 합 및 차를 분석하여 표적의 방위 및 고각을 판별한다.
2차 감시 레이더(SSR)는 1차 감시 레이더(PSR)과 달리 표적을 탐지하여 표적 정보를 획득하는 것이 아니라, 표적으로 질문 신호를 전송하고 표적이 질문 신호에 대응하여 전송하는 응답 신호로부터 표적 정보를 획득한다. 빔을 방사하여 표적을 탐지하는 1차 감시 레이더(PSR)만으로는 표적의 종류나 비행 고도 등의 정보를 획득하기에는 어려움이 있다. 이에 감시 레이더는 2차 감시 레이더(SSR)을 더 구비하여 특정 부호가 포함된 질문 신호를 송신하고, 표적으로부터 표적 정보가 포함된 응답 신호를 수신 및 분석함으로써, 표적 정보를 용이하게 획득하도록 한다. 2차 감시 레이더(SSR)는 표적의 거리, 방위각 및 고도 정보 등을 획득하기 위해 다양한 모드(Mode1, Mode2, Mode 3/A, Mode4, Mode C 및 Mode S)의 질문 신호를 전송할 수 있으며, 표적은 질문 신호의 모드에 대응하는 응답 신호를 2차 감시 레이더(SSR)로 전송한다. 이 중 C 모드(Mode C) 는 표적의 고도 정보를 획득하기 위한 질문 신호의 모드이다.
한편 2차 감시 레이더(SSR)가 송신하는 질문 신호에 응답하여 복수개의 표적이 동시에 응답 신호를 회신함으로써 신호 중첩에 의한 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위해, 최근 사용되는 2차 감지 레이더(SSR)는 각각의 표적에 대해 1 대 1 데이터 링크를 구성하여 질문 신호와 응답 신호를 송수신하는 S 모드(Mode S)를 지원하고 있다. 그리고 S 모드에 대응 가능한 표적들은 이용하여 자신의 위치, 고도, 속도 등의 정보를 확인할 수 있도록 구성되며, 획득된 정보를 ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)로서 2차 감시 레이더(SSR)로 회신한다.
2차 감시 레이더(SSR)은 우선 모든 표적에 대한 일괄 질문 신호를 전송하고, 표적에서 회신되는 응답 신호 중 S 모드(Mode S)를 지원하는 응답 신호가 확인되면, S 모드(Mode S)를 지원하는 표적에 대해 개별 질문 신호를 전송하고, ADS-B를 회신 받는다.
2차 감시 레이더(SSR)의 운용 방식은 실질적으로 통신 시스템과 유사한 방식으로 빔을 송수신하는 1차 감시 레이더(PSR)에 비해 열화가 발생할 가능성이 매우 낮다. 또한 상시적으로 표적의 출현 여부를 감시해야 하는 1차 감시 레이더(PSR)과 달리 2차 감시 레이더(SSR)는 표적에 질문 신호를 송신하고 응답 신호를 수신하므로, 1차 감시 레이더(PSR)에 의해 표적이 감시된 경우에 신호를 송수신하도록 구성되거나, 신호 송수신 주기를 길게 설정할 수 있어 열화가 발생할 가능성이 1차 감시 레이더(PSR)에 비해 크게 낮다고 할 수 있다.
뿐만 아니라, 1차 감시 레이더(PSR)는 직접 표적을 탐지하여 표적 정보를 획득하는데 비해, 2차 감시 레이더(SSR)는 표적이 기압 고도계, 관성항법장치 및 GPS와 같은 다양한 센서를 이용하여 획득한 표적 정보를 수신하므로 1차 감시 레이더(PSR)에 비해 표적 정보의 정확도가 더욱 높다.
한편 종래의 1차 감시 레이더(PSR)는 별도의 검증 수단을 구비하지 않고, 빔을 송신하고, 반사되는 빔을 검토하여 표적 정보를 획득하는 방식이므로, 열화 등에 의한 탐지 성능에 오차가 발생하면, 오차 발생을 감지하거나 보정할 수 있는 방법을 제공하지 못하였다.
이에 도1 에 도시된 본 발명의 레이더 시스템에서는 2차 감시 레이더(SSR)에서 획득되는 표적 정보를 이용하여 모노펄스 레이더인 1차 감시 레이더(PSR)의 열화에 의한 오차를 감지 및 보정할 수 있도록 한다.
탐지 성능의 열화에 의한 오차를 감지 및 보정하기 위해 본 발명의 일실시 예에 따른 1차 감시 레이더(PSR)는 신호 송수신부(110), 표적 탐지부(120), 항적 연관부(130) 및 모노펄스 보정부(140)를 포함한다.
송수신부(110)는 기존의 1차 감시 레이더(PSR)과 동일하게 빔을 송신 및 수신한다. 송수신부(110)는 기설정된 패턴의 펄스 신호를 빔으로서 방사하고, 표적에 반사된 빔을 수신한다. 이때 송수신부(110)는 상기한 바와 같이 4개의 급전혼을 통해 각각 빔을 수신할 수 있다.
표적 탐지부(120)는 송수신부(110)에서 수신한 빔을 분석하여 표적의 거리, 방위각 및 고각을 포함하는 표적 정보를 획득한다. 표적 탐지부(120)는 송수신부(110)의 4개의 급전혼 각각을 통해 수신된 빔들의 세기를 판별하고, 판별된 빔의 세기를 기설정된 모노펄스 테이블에 대비하여 표적 정보를 획득한다.
여기서 모노펄스 테이블은 빔의 세기에 따른 표적 정보가 기록된 데이터의 집합이다. 표적 탐지부(120)는 4개의 급전혼으로 인가된 빔의 세기를 급전혼의 배치에 따라 기설정된 방식으로 합하거나 차감하여 표적 데이터를 획득하고, 획득된 표적 데이터를 모노펄스 테이블의 데이터와 비교하여 매칭되는 데이터에 대응하는 표적 정보를 획득한다.
항적 연관부(130)는 표적 탐지부(120)에서 탐지한 표적 정보인 1차 표적 정보와 2차 감시 레이더(SSR)에서 획득한 표적 정보인 2차 표적 정보를 수신하고, 1차 표적 정보에 대응하는 2차 표적 정보를 판별하여 서로 매칭시킨다. 항적 연관부(130)는 1차 감시 레이더(PSR)에서 탐지된 적어도 하나의 표적에 대한 1차 표적 정보 중 2차 감시 레이더(SSR)에서 획득된 2차 표적 정보에 대응하는 1차 표적 정보를 획득하여 서로 연계한다. 항적 연관부(130)는 1차 표적 정보와 2차 표적 정보 각각에서 표적 위치를 판별하고, 2차 표적 정보의 표적 위치에서 가장 인접한 표적 위치를 갖는 1차 표적 정보를 매칭시킨다.
항적 연관부(130)는 1차 표적 정보와 2차 표적 정보를 매칭시키기 위해 2차 표적 정보를 1차 표적 정보에 대응하여 변환할 수 있다. 2차 감시 레이더(SSR)는 2차 표적 정보를 표적으로부터 직접 수신하는데 반해, 1차 감시 레이더(PSR)은 빔을 방사하고, 표적에 반사된 빔을 수신하여 1차 표적 정보를 획득한다. 이에 따라 1차 감시 레이더(PSR)이 획득하는 1차 표적 정보는 고각 정보 및 방위각 정보를 포함하는 반면, 2차 감시 레이더(SSR)는 C 모드(Mode C)를 이용하여 고도 정보를 획득하고, S 모드(Mode S)를 이용하여 위치 정보를 획득한다. 따라서 1차 표적 정보와 2차 표적 정보를 매칭 시키기 위해서는 2차 표적 정보에 포함된 고도 정보와 위치 정보를 각각 고각 정보와 방위각 정보로 변환하여 매칭 시키는 것이 바람직하다.
이때 1차 레이더(PSR)에서 방사되고 표적에 반사되는 빔은 매질의 상태에 따라 전파굴절효과가 발생하여 굴절될 수 있다. 이에 항적 연관부(130)는 전파굴절효과를 고려하여 1차 표적 정보와 2차 표적 정보를 매칭시킬 수 있다.
모노펄스 보정부(140)는 서로 매칭된 1차 표적 정보의 표적 위치와 2차 표적 정보의 표적 위치 사이의 오차값을 분석하고, 분석된 오차값이 기설정된 기준 오차 범위를 초과하면, 2차 표적 정보를 기초로 1차 표적 정보를 보정하기 위한 보정값을 추출한다.
그리고 추출된 보정값을 표적 탐지부(120)에 저장된 모노펄스 테이블에 반영하여 모노펄스 테이블을 보정한다. 상기한 바와 같이 표적 탐지부(120)는 모노펄스 테이블을 참조하여 1차 표적 정보를 획득하므로, 모노펄스 테이블이 보정되면, 1차 표적 정보를 보정하는 효과가 발생된다. 즉 1차 감시 레이더(PSR)에서 획득되는 1차 표적 정보는 모노펄스 테이블을 수정함에 의해 보정될 수 있다.
이때 모노펄스 보정부(140)는 2차 감시 레이더(SSR)에서 획득되는 2차 표적 정보에 전파굴절(Radio Refraction)효과를 고려하여 모노펄스 테이블에 반영한다. 2차 감시 레이더(SSR)가 획득하는 2차 표적 정보 중 고도 정보는 C 모드(Mode C)를 이용하여 표적의 고도 정보를 획득한다. 그러나 고도 정보는 표적의 고도에 대한 정보로서, 1차 감시 레이더(PSR)이 동일한 표적에 대해 감지하는 고각 정보로 변환될 필요가 있다. 1차 감시 레이더(PSR)가 감지하는 고각 정보는 빔이 매질의 상태에 따라 굴절되는 점을 감안하여 오차가 보정되어야 한다. 따라서 고도 정보를 고각 정보로 변환할 때, 전파굴절에 의한 오차가 보정된 고각 정보를 이용하여 모노펄스 테이블을 보정한다. 전파굴절에 의한 오차를 보정하는 기술은 공지된 기술이므로 여기서는 상세하게 설명하지 않는다. 그리고 2차 감시 레이더(SSR)가 S 모드(Mode S)를 지원하여 ADS-B 정보로 위치 정보를 획득하는 경우에는 위치 정보를 전파굴절효과를 고려하여 방위각 정보로 변환하고, 변환된 방위각 정보를 이용하여 모노펄스 테이블을 보정한다.
모노펄스 보정부(140)가 2차 표적 정보에 기초하여 모노펄스 테이블을 보정하는 이유는 2차 감시 레이더(SSR)에 열화가 발생하는 가능성이 매우 낮을 뿐만 아니라, 2차 표적 정보가 1차 표적 정보에 비해 상대적으로 더 정확한 표적 정보를 제공하기 때문이다. 2차 감시 레이더(SSR)가 정확도가 더 높은 2차 표적 정보를 제공할 수 있음에도 1차 감시 레이더(PSR)을 사용하는 이유는 표적이 2차 표적 정보를 제공하지 않는 경우가 있기 때문이다. 특히 군사용 레이더 및 항공기의 경우, 적에게 위치 정보를 제공할 필요가 없으며, 오히려 가능한 정보를 숨기고자 한다. 따라서 2차 감시 레이더(SSR)만으로는 모든 표적에 대한 정보를 획득할 수 없으므로 1차 감시 레이더(PSR)은 반드시 필요하다. 그리고 1차 감시 레이더(PSR)의 정확도를 높이는 것은 다양한 감시 환경에 적응적으로 대처하기 위해 필요하다.
모노펄스 보정부(140)는 서로 매칭된 1차 표적 정보의 표적 위치와 2차 표적 정보의 표적 위치 사이의 분석된 오차값이 기준 오차 범위를 초과하면, 즉각적으로 보정값을 산출하여 모노펄스 테이블을 수정할 수도 있다. 그러나 하나의 표적에 대한 오차값으로 인해 모노펄스 테이블을 수정하는 것은 다른 표적에 대한 또 다른 탐지 오차를 발생할 수 있는 요인이 될 뿐만 아니라, 레이더 감시 시스템의 안정도와 신뢰도를 떨어뜨리는 결과를 초래할 수 있다. 이에 모노펄스 보정부(140)는 복수개의 서로 다른 표적에 대한 오차값을 통계 처리하여 모노펄스 테이블을 보정하기 위한 보정값을 획득할 수 있다. 즉 모노펄스 보정부(140)는 매칭된 1차 및 2차 표적 정보 중 오차 범위를 초과하는 1차 및 2차 표적 정보의 개수가 기설정된 개수(예를 들면 10개) 이상인 경우에 보정값을 획득하도록 할 수 있다. 또한 기설정된 시간 구간 단위(예를 들면 10분)로 적어도 하나의 표적에 대한 오차값을 통계 처리하여 보정값을 획득할 수도 있다. 여기서 통계 처리는 일 예로 평균값을 사용할 수 있다. 즉 기설정된 시간동안 분석된 1차 표적 정보와 2차 표적 정보 사이의 오차값의 평균을 획득하고, 획득된 평균 오차값을 이용하여 보정값을 계산할 수 있다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 레이더 시스템의 보정 방법을 나타낸다.
도1 을 참조하여 도2 의 모노펄스 레이더 시스템의 보정 방법을 설명하면, 먼저, 1차 감시 레이더(PSR)과 2차 감시 레이더(SSR) 각각이 기설정된 방식으로 표적을 탐색한다(S11). 1차 감시 레이더(PSR)는 모노펄스 레이더로서, 빔을 방사하고, 표적에 반사된 빔을 분석하고, 기설정된 모노펄스 테이블에 대비하여 표적을 탐색하고, 탐색된 표적의 고각 및 방위각 정보를 포함하는 1차 표적 정보를 획득한다(S12). 반면 2차 감시 레이더(SSR)는 표적으로 질문 신호를 전송하고, 표적에서 회신되는 응답 신호를 수신하여 2차 표적 정보를 획득한다(S13).
2차 감시 레이더(SSR)에서 획득되는 2차 표적 정보는 기본적으로 C 모드(Mode C)를 이용하여 획득되는 고도 정보로서, 2차 표적 정보를 인가받는 1차 감시 레이더(PSR)의 항적 연관부(130)는 2차 표적 정보의 고도 정보를 1차 표적 정보에 대응하도록 고각 정보로 변환한다(S14). 항적 연관부(130)는 고도 정보를 고각 정보로 변환 시에, 전파굴절효과에 의한 오차를 반영하여 변환할 수 있다.
한편 2차 감시 레이더(SSR)는 표적이 S 모드(Mode S)를 지원하는지 판별한다(S15). 만일 표적이 S 모드(Mode S)를 지원하면, 2차 감시 레이더(SSR)는 S 모드(Mode S)를 이용하여 ADS-B 정보인 위치 정보를 획득한다(S16). 그리고 획득된 위치 정보를 1차 감시 레이더(PSR)의 항적 연관부(130)가 1차 표적 정보에 대응하도록 방위각 정보로 변환한다(S17). 고도 정보를 고각 정보로 변환하는 경우와 마찬가지로, 위치 정보를 방위각 정보로 변환하는 경우에도, 전파굴절효과에 의한 오차를 반영하여 변환할 수 있다.
그리고 항적 연관부(130)는 변환된 2차 표적 정보와 1차 표적 정보를 분석 및 비교하여 1차 표적 정보에서 분석된 표적과 2차 표적 정보에서 분석된 표적 중 서로 가장 인접한 것으로 판별되는 표적들에 대한 표적 정보를 매칭시킨다(S18).
1차 표적 정보 및 2차 표적 정보의 표적들이 매칭되면, 모노펄스 보정부(140)는 매칭된 1차 표적 정보와 2차 표적 정보 사이의 오차값을 계산하고, 계산된 오차값이 기설정된 기준 오차 범위를 초과하는지 판별한다(S19).
만일 오차값이 기준 오차 범위를 초과하는 것으로 판별되면, 오차값에 대응하여 모노펄스 테이블을 보정하기 위한 보정값을 기설정된 방식으로 계산한다(S20). 그리고 계산된 보정값을 이용하여 모노펄스 테이블을 수정한다(S21).
이후 1차 감시 레이더는 수정된 모노펄스 테이블을 이용하여 1차 표적 정보를 획득하므로, 1차 감시 레이더(PSR)의 오차를 보정하기 위해 별도의 시설이나 설치를 필요로 하지 않고, 실시간으로 오차를 보정할 수 있다.
도3 및 도4 는 1차 표적 정보와 2차 표적 정보 사이의 오차의 일 예를 나타낸다.
도3 및 도4 는 1차 표적 정보와 2차 표적 정보의 고각 차이에 대해서만 도시하였다. 이상적인 경우, 즉 1차 표적 정보와 2차 표적 정보가 동일하게 탐지되는 경우에는 도3 의 그래프가 직선으로 표시되어야 하지만, 실제로는 도시된 바와 같이 편차를 가지고 탐지된다. 그리고 도4 는 도3 의 측정 결과를 이용하여 1차 표적 정보와 2차 표적 정보 사이의 차이를 나타낸 도면으로, 복수개의 1차 표적 정보 및 이에 대응하는 복수개의 2차 표적 정보 사이의 고각에 대한 오차값은 평균 -0.2291도를 갖는 것으로 분석된다. 이에 1차 감시 레이더(PSR)은 고각에 대한 평균 오차값을 모노펄스 테이블에 적용함으로써, 1차 감시 레이더(PSR)을 보정할 수 있다. 즉 이전보다 1차 감시 레이더(PSR)가 표적에 대한 고각을 평균 오차값인 -032291도 만큼 낮추어 1차 표적 정보를 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

1차 감지 레이더와 2차 감시 레이더를 포함하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법에 있어서,
상기 1차 감시 레이더를 구동하여 펄스 파형의 빔을 방사하고, 적어도 하나의 표적에 반사되어 수신되는 상기 빔의 세기를 상기 빔의 세기에 따른 상기 1차 표적 정보가 기록되어 미리 저장된 모노펄스 테이블에 대입하여 상기 적어도 하나의 표적 각각에 대한 1차 표적 정보를 획득하는 단계;
상기 2차 감시 레이더를 구동하여 상기 적어도 하나의 표적으로 질문 신호를 전송하고, 상기 적어도 하나의 표적 각각에서 수신되는 응답 신호를 분석하여 상기 적어도 하나의 표적 각각에 대한 2차 표적 정보를 획득하는 단계;
상기 1차 감시 레이더가 상기 2차 표적 정보를 수신하여 상기 1차 표적 정보에 매칭시키는 단계;
상기 1차 감시 레이더가 매칭된 상기 1차 표적 정보와 상기 2차 표적 정보 사이의 오차값을 이용하여 보정값을 획득하는 단계; 및
상기 1차 감시 레이더가 상기 보정값을 상기 모노펄스 테이블에 반영하여 상기 1차 감시 레이더의 오차를 보정하는 단계; 를 포함하고,
상기 1차 표적 정보에 매칭시키는 단계는
상기 2차 감시 레이더로부터 상기 2차 표적 정보를 수신하는 단계;
상기 2차 표적 정보에 포함된 고도 정보를 상기 1차 표적 정보의 고각 정보에 대응하는 형태로 변환하고, 상기 2차 표적 정보에 위치 정보가 포함되면, 상기 1차 표적 정보의 방위각 정보에 대응하는 형태로 변환하는 단계;
상기 적어도 하나의 표적 각각에 대한 상기 1차 표적 정보 및 상기 2차 표적 정보 각각에서 동일한 표적에 대한 표적 정보를 판별하는 단계; 및
동일한 표적에 대한 상기 1차 표적 정보 및 상기 2차 표적 정보를 서로 매칭시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 표적 정보를 판별하는 단계는
상기 1차 표적 정보 중 상기 2차 표적 정보에 따른 표적의 위치와 가장 인접한 표적의 위치를 갖는 1차 표적 정보를 판별하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법.
삭제
제3 항에 있어서, 상기 변환하는 단계는
전파굴절효과에 의한 오차를 반영하여 상기 2차 표적 정보를 상기 1차 표적 정보에 대응하는 형태로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 보정값을 획득하는 단계는
상기 1차 표적 정보와 상기 2차 표적 정보 사이의 오차값이 기설정된 기준 오차 범위를 초과하는지 판별하는 단계; 및
상기 오차값이 상기 기준 오차 범위를 초과하면, 상기 오차값을 기설정된 방식으로 변환하여 상기 보정값을 계산하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법.
제6 항에 있어서, 상기 보정값을 획득하는 단계는
상기 기준 오차 범위를 초과하는 상기 오차값의 개수가 기설정된 개수를 초과하는지 판별하는 단계; 를 더 포함하고,
상기 보정값을 계산하는 단계는 복수개의 상기 오차값의 평균을 이용하여 상기 보정값을 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 보정값을 획득하는 단계는
기설정된 시간 단위로 상기 1차 표적 정보와 상기 2차 표적 정보 사이의 오차값의 평균값을 획득하는 단계; 및
상기 평균값을 이용하여 상기 보정값을 획득하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 1차 표적 정보를 획득하는 단계는
기설정된 패턴의 펄스 파형을 갖는 상기 빔을 방사하고, 상기 표적에 반사된 상기 빔을 수신하는 단계; 및
수신된 상기 빔의 세기에 대응하는 1차 표적 정보를 상기 모노펄스 테이블에 대입하여 획득하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 오차 보정 방법.
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