KR101534495B1 - 신호 처리 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 레이다의 수신 신호를 근거로 타 통신기기 및 레이다와 각종 전자기기에 의해 수신될 수 있는 전자파 간섭 신호를 제거하는 신호 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 명세서에 따른 신호 처리 장치는, 사용자 설정에 따른 파라미터 값을 수신하고, 상기 수신된 파라미터 값을 근거로 원시 신호를 생성하는 원시 신호 생성부; 간섭 변수를 근거로 협대역 간섭 신호, 다중 협대역 간섭 신호 및, 광대역 간섭 신호 중 어느 하나의 간섭 신호를 생성하고, 상기 생성된 간섭 신호와 상기 생성된 원시 신호를 혼합하여 상기 간섭 신호가 포함된 수신 신호를 생성하는 간섭 신호 생성 및 인가부; 노치 필터의 임계값이 설정된 노치 필터 및, LMS 필터의 가중치가 설정된 LMS(Least Mean Square) 적응 필터 중 어느 하나의 필터를 통해, 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 간섭 신호 제거부; 및 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대해 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하고, 상기 신호 처리 과정 수행 결과에 따라 생성된 영상 및 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 표시하는 신호 처리부;를 포함한다.

Description

신호 처리 장치 및 그 방법{SIGNAL PROCESSING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 명세서는 신호 처리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 레이다의 수신 신호를 근거로 타 통신기기 및 레이다와 각종 전자기기에 의해 수신될 수 있는 전자파 간섭 신호를 제거하는 신호 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 신호 처리 장치는 입력된 각종 데이터를 소정 신호 처리하여 출력하는 장치이다.
레이다는 인접 대역을 사용하는 타 통신기기 및 레이다와 각종 전자기기에 의한 영향에 취약하여, 인접 대역의 간섭 신호에 의한 레이다 영상 왜곡이 발생할 가능성이 크다.
또한, 이와 같은 단점을 해결하기 위해 레이다에 수신되는 간섭현상에 대한 연구의 중요성이 대두되고 있으나, 높은 관심과 연구의 당위성에도, 핵심 기술이 통제되는 분야로서, 독자적 기술 확보 외에는 접근 방법이 없으며, 이러한 단점을 해결하기 위한 독자적인 기술이 필요하다.
한국공개특허 제10-2010-0076904호
본 명세서의 목적은, 레이다의 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 노치 필터 또는 LMS 적응 필터를 사용하여 제거하는 신호 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 다른 목적은, 노치 필터를 간섭 신호의 특성에 따라 구현하는 신호 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 또 다른 목적은, LMS 적응 필터를 사용하여 레이다 신호의 손실을 억제하면서 간섭 신호의 영향을 최소화하는 신호 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 신호 처리 장치는, 사용자 설정에 따른 파라미터 값을 수신하고, 상기 수신된 파라미터 값을 근거로 원시 신호를 생성하는 원시 신호 생성부; 간섭 변수를 근거로 협대역 간섭 신호, 다중 협대역 간섭 신호 및, 광대역 간섭 신호 중 어느 하나의 간섭 신호를 생성하고, 상기 생성된 간섭 신호와 상기 생성된 원시 신호를 혼합하여 상기 간섭 신호가 포함된 수신 신호를 생성하는 간섭 신호 생성 및 인가부; 노치 필터의 임계값이 설정된 노치 필터 및, LMS 필터의 가중치가 설정된 LMS(Least Mean Square) 적응 필터 중 어느 하나의 필터를 통해, 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 간섭 신호 제거부; 및 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대해 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하고, 상기 신호 처리 과정 수행 결과에 따라 생성된 영상 및 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 표시하는 신호 처리부;를 포함한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 파라미터는, 주파수, 대역폭, 펄스폭, 스퀀트 각 및, 궤도 변수를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 간섭 변수는, 재머 전력, 위성과 재머 간의 거리 및, 간섭 신호의 진폭을 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 간섭 신호 제거부는, 상기 노치 필터의 임계값을 설정하고, 상기 설정된 임계값보다 상기 수신 신호가 클 때, 상기 임계값보다 큰 대역의 신호를 제거할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 간섭 신호 제거부는, 상기 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 히스토그램을 생성하고, 영상의 목표물 분포를 근거로 상기 생성된 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 히스토그램 중에서 최대 전력 대비 90% 내지 99% 사이 값 중 어느 하나의 값을 상기 노치 필터의 임계값으로 설정할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 간섭 신호 제거부는, 초기 LMS 적응 필터의 가중치를 설정하고, 상기 원시 신호를 상기 LMS 적응 필터를 통과시켜 출력 신호를 출력하고, 상기 원시 신호와 상기 출력 신호 간의 오차를 계산하고, 상기 계산된 오차를 근거로 상기 LMS 적응 필터의 가중치를 업데이트하고, 상기 가중치가 업데이트된 LMS 적응 필터를 통해 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 신호 처리 방법은, 원시 신호 생성부를 통해, 사용자 설정에 따른 파라미터 값을 수신하고, 상기 수신된 파라미터 값을 근거로 원시 신호를 생성하는 단계; 간섭 신호 생성 및 인가부를 통해, 간섭 변수를 근거로 협대역 간섭 신호, 다중 협대역 간섭 신호 및, 광대역 간섭 신호 중 어느 하나의 간섭 신호를 생성하는 단계; 상기 간섭 신호 생성 및 인가부를 통해, 상기 생성된 간섭 신호와 상기 생성된 원시 신호를 혼합하여 상기 간섭 신호가 포함된 수신 신호를 생성하는 단계; 간섭 신호 제거부를 통해, 노치 필터의 임계값이 설정된 노치 필터 및, LMS 필터의 가중치가 설정된 LMS 적응 필터 중 어느 하나의 필터에 의해 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 단계; 신호 처리부를 통해, 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대해 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하는 단계; 및 상기 신호 처리부를 통해, 상기 신호 처리 과정 수행 결과에 따라 생성된 영상 및 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 표시하는 단계;를 포함한다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 단계는, 상기 노치 필터 및 상기 LMS 적응 필터 중에서 상기 노치 필터를 선택하는 과정; 상기 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 히스토그램을 생성하는 과정; 영상의 목표물 분포를 근거로 상기 생성된 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 히스토그램 중에서 최대 전력 대비 90% 내지 99% 사이 값 중 어느 하나의 값을 상기 노치 필터의 임계값을 설정하는 과정; 및 상기 설정된 임계값보다 상기 수신 신호가 클 때, 상기 임계값보다 큰 대역의 신호를 제거하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 단계는, 상기 노치 필터 및 상기 LMS 적응 필터 중에서 상기 LMS 적응 필터를 선택하는 과정; 초기 LMS 적응 필터의 가중치를 설정하는 과정; 상기 원시 신호를 상기 LMS 적응 필터를 통과시켜 출력 신호를 출력하는 과정; 상기 원시 신호와 상기 출력 신호 간의 오차를 계산하는 과정; 상기 계산된 오차를 근거로 상기 LMS 적응 필터의 가중치를 업데이트하는 과정; 및 상기 가중치가 업데이트된 LMS 적응 필터를 통해 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 신호 처리 장치 및 그 방법은, 레이다의 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 노치 필터 또는 LMS 적응 필터를 사용하여 제거함으로써, 간섭 신호에 의해 왜곡된 레이다 영상을 간섭 신호가 제거된 영상으로 재생성할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따른 신호 처리 장치 및 그 방법은, 노치 필터의 임계값을 간섭 신호의 특성에 따라 구현함으로써, 효율적으로 간섭 신호를 제거할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따른 신호 처리 장치 및 그 방법은, 노치 필터 방식을 보완하기 위해 LMS 적응 필터를 사용함으로써, 레이다 신호의 손실을 억제하면서 간섭 신호의 영향을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 신호 처리 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 레이다에 대한 신호 간섭이 발생하는 기하 모델을 나타낸다.
도 3은 단일 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 4는 복수의 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 5는 광대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 6은 복수의 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오에서 수신되는 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 7은 간섭 신호 제거부의 노치 필터를 통해 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 8은 광대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오에서 수신되는 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 9는 상기 간섭 신호 제거부의 상기 LMS 적응 필터를 통해 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 10은 도 3의 단일 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼에서 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대한 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하여 생성한 영상 결과를 나타낸 도이다.
도 11은 도 4의 복수의 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼에서 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대한 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하여 생성한 영상 결과를 나타낸 도이다.
도 12는 도 5의 광대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼에서 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대한 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하여 생성한 영상 결과를 나타낸 도이다.
도 13 내지 도 15는 단일 협대역 전파 간섭원이 제거된 수신 신호, 복수의 협대역 전파 간섭원이 제거된 수신 신호 및, 광대역 전파 간섭원이 제거된 수신 신호에 대해서, 거리 방향에서의 신호 압축 결과를 나타낸 도이다.
도 16은 간섭 신호 제거부의 노치 필터를 통해 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대해서, 노치 필터 기법을 적용한 레이다 영상을 나타낸 도이다.
도 17은 도 16의 레이다 영상의 정량적 품질을 나타낸 도이다.
도 18은 간섭 신호 제거부의 LMS 적응 필터를 통해 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대해서, LMS 적응 필터 기법을 적용한 레이다 영상을 나타낸 도이다.
도 19는 도 18의 레이다 영상의 정량적 품질을 나타낸 도이다.
도 20은 본 명세서의 실시예에 따른 신호 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 신호 처리 장치(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 신호 처리 장치(10)는, 원시 신호 생성부(100), 간섭 신호 생성 및 인가부(200), 간섭 신호 제거부(300) 및, 신호 처리부(400)로 구성된다. 도 1에 도시된 신호 처리 장치(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 신호 처리 장치(10)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 신호 처리 장치(10)가 구현될 수도 있다.
상기 원시 신호 생성부(100)는, 사용자 설정(또는, 사용자 입력)에 따른 주파수, 대역폭, 펄스폭, 스퀀트 각 및, 궤도 변수 등의 파라미터 값을 수신한다.
또한, 상기 원시 신호 생성부(100)는, 상기 수신된 파라미터 값을 근거로 원시 신호를 생성한다.
또한, 상기 신호 처리 장치(10)에 수신되는 레이다 신호는 아래의 [수학식 1]로 나타낼 수 있다.
Figure 112013105754932-pat00001
여기서, 상기 s(t)는 레이다 신호(또는, 수신 신호)이고, 상기 K는 레이다 신호의 주파수 변조율(linear FM rate)이고, f0는 중심 주파수이고, ωr(t)는 송신 펄스의 진폭(envelope)을 나타낸다.
이와 같이, 상기 원시 신호 생성부(100)는, 간섭 신호가 포함되지 않은 상기 [수학식 1]과 같은 원시 신호를 생성한다.
상기 간섭 신호 생성 및 인가부(200)는, 협대역 간섭 신호, 다중 협대역 간섭 신호 및, 광대역 간섭 신호 중 어느 하나의 간섭 신호를 생성한다. 여기서, 상기 생성되는 간섭 신호는, 재머 전력(또는, 간섭원 전력), 위성과 재머 간의 거리, 간섭 신호의 진폭 등의 간섭 변수를 포함한다.
즉, 상기 간섭 신호 생성 및 인가부(200)는, 전파 간섭 신호의 종류, 대역폭, 진폭, 간섭 신호 개수 및, 간섭원 위치 등과 상기 간섭 변수를 근거로 상기 협대역 간섭 신호, 다중 협대역 간섭 신호 및, 광대역 간섭 신호 중 어느 하나의 간섭 신호를 생성한다.
또한, 상기 간섭 신호 생성 및 인가부(200)는, 상기 생성된 간섭 신호와 상기 원시 신호를 혼합하여, 상기 간섭 신호가 포함된 수신 신호(또는, 레이다 수신 신호)를 생성한다.
즉, 간섭 신호를 N(t)라고 할 때, 상기 간섭 신호가 포함된 신호(또는, 수신 신호)는 아래의 [수학식 2]로 나타낼 수 있다.
Figure 112013105754932-pat00002
도 2는 레이다에 대한 신호 간섭이 발생하는 기하 모델을 나타낸다. 즉, 레이다가 표적에서 반사되는 신호를 수신할 때, 주변의 다른 레이다 및 통신기기에 의해 간섭 신호가 표적 반사 신호에 더해지는 과정을 나타낸다. 이와 같은, 주변의 통신 신호는, 레이다에서 간섭원으로 적용된다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따른 레이다 간섭 시나리오는, 협대역 간섭 신호, 다중 협대역 간섭 신호 및, 광대역 간섭 신호로 구분할 수 있으며, 상기 간섭 신호는, 재머 전력, 위성과 재머 간의 거리, 간섭 신호의 진폭 등의 상기 간섭 변수를 포함한다.
도 3은 단일 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타내고, 도 4는 복수의 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타내고, 도 5는 광대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
즉, 상기 협대역 간섭 신호인 NNBI(t)는 아래의 [수학식 3]으로 나타낼 수 있다.
Figure 112013105754932-pat00003
여기서, 상기 Ak는 간섭 신호의 진폭, fk는 간섭 신호의 중심 주파수, φk(t)는 간섭 신호의 위상을 나타낸다.
또한, 상기 다중 협대역 간섭 신호인 NMNBI(t)는 아래의 [수학식 4]로 나타낼 수 있다.
Figure 112013105754932-pat00004
여기서, n은 상기 간섭 신호의 개수이고, 상기 φk(t)는 간섭 신호의 위상을 나타낸다.
또한, 상기 광대역 간섭 신호인 NWBI(t)는 아래의 [수학식 5]로 나타낼 수 있다.
Figure 112013105754932-pat00005
여기서, 상기 N=Bk/Δf로 간섭 신호의 주파수 샘플 개수이고, 상기 Bk는 간섭 신호의 대역폭이고, 상기 φk(t)는 간섭 신호의 위상을 나타낸다.
이와 같이, 상기 간섭 신호 생성 및 인가부(200)는, 상기 [수학식 3] 내지 [수학식 5] 중 어느 하나를 통해 생성된 상기 간섭 신호를 상기 원시 신호 생성부(100)에 의해 생성된 원시 신호와 혼합하여, 상기 간섭 신호가 포함된 상기 [수학식 2]와 같은 수신 신호를 생성한다.
상기 간섭 신호 제거부(300)는, 노치 필터의 임계값이 설정된 노치 필터 및, LMS 필터의 가중치가 설정된 LMS(Least Mean Square) 적응 필터 중 어느 하나의 필터를 통해, 상기 간섭 신호가 포함된 수신 신호에서 상기 간섭 신호를 제거한다.
즉, 상기 간섭 신호 제거부(300)는, 상기 노치 필터 및 상기 LMS 적응 필터 중 어느 하나의 필터를 사용하여 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 주파수 영역에서 제거한다.
상기 노치 필터를 통해 상기 간섭 신호를 제거하고자 하는 경우, 상기 간섭 신호 제거부(300)는, 상기 노치 필터의 임계값을 설정하고, 상기 설정된 임계값보다 큰 신호가 수신될 때, 상기 임계값보다 큰 대역의 신호를 제거한다.
도 6은 복수의 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오에서 수신되는 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타내고, 도 7은 상기 간섭 신호 제거부(300)의 상기 노치 필터를 통해 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
이때, 상기 노치 필터의 임계값은, 레이다 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 히스토그램을 분석하여 설정한다. 또한, 상기 레이다 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도(Power Spectrum Density: PSD)는, 아래의 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013105754932-pat00006
Figure 112013105754932-pat00007
여기서, N은 거리 방향에서의 데이터 개수를 나타낸다.
따라서, 상기 [수학식 6]에 의해 계산된 PSD의 히스토그램을 생성하고, 영상에서 목표물 분포에 따라 상기 생성된 PSD의 히스토그램에서 최대 전력 대비 90 ~ 99% 사이 값 중 어느 하나의 값을 상기 노치 필터의 임계값으로 설정한다.
상기 LMS 적응 필터를 통해 상기 간섭 신호를 제거하고자 하는 경우, 상기 간섭 신호 제거부(300)는, 초기 LMS 적응 필터의 가중치를 설정하고, 상기 원시 신호를 상기 LMS 적응 필터를 통과시켜 출력 신호(y(n))를 출력한다. 이후, 상기 간섭 신호 제거부(300)는, 상기 원시 신호와 상기 출력 신호 간의 오차를 계산하고, 상기 계산된 오차를 근거로 상기 LMS 적응 필터의 가중치를 업데이트한다. 이후, 상기 간섭 신호 제거부(300)는, 상기 LMS 적응 필터(또는, 상기 가중치가 업데이트된 LMS 적응 필터)를 통해 상기 간섭 신호를 제거한다.
도 8은 광대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오에서 수신되는 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타내고, 도 9는 상기 간섭 신호 제거부(300)의 상기 LMS 적응 필터를 통해 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도이다.
이때, 상기 LMS 적응 필터를 통해 상기 간섭 신호를 제거하고자 하는 경우, 상기 간섭 신호 제거부(300)는, 상기 LMS 적응 필터의 가중치를 설정하는 것이 중요하며, 상기 LMS 적응 필터의 가중치는 아래의 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013105754932-pat00008
여기서, 상기 ω(n)은 시간 함수로 표현된 LMS 적응 필터의 가중치 벡터이고, μ는 스텝 값(또는, 스텝 크기)이고, e(n)은 오류 값이고, x(n)은 입력 신호이다.
또한, 상기 스텝 값을 결정할 때, 사용되는 신호인 상기 e(n)은 아래의 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013105754932-pat00009
여기서, 상기 d(n)은 원하는 신호(예를 들어, 원시 신호)이고, ωT(n)x(n)은 필터를 통과한 출력 값인 y(n)으로 아래의 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013105754932-pat00010
여기서, 상기 스텝 크기(μ)는 상수 값을 가지며, 실험에 의해 결정하는 것이 바람직하나, 설계자의 설계에 따라 고유 상수 값을 미리 설정할 수도 있다.
상기 신호 처리부(400)는, 상기 간섭 신호 제거부(300)로부터 출력되는 상기 수신 신호 중에서 간섭 신호가 제거된 수신 신호를 근거로 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행한다.
또한, 상기 신호 처리부(400)는, 상기 신호 처리 과정 수행 결과에 따라 생성된 영상 및, 상기 노치 필터 또는 상기 LMS 적응 필터에 의해 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 주파수 스펙트럼 등을 표시부(미도시)에 표시하거나 저장부(미도시)에 저장한다.
상기 표시부는, 상기 신호 처리부(400)의 제어에 의해, 상기 저장부에 저장된 사용자 인터페이스 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스를 이용하여 다양한 메뉴 화면 등과 같은 다양한 콘텐츠를 표시할 수 있다. 여기서, 상기 표시부에 표시되는 콘텐츠는, 다양한 텍스트 또는 이미지 데이터(예를 들어, 각종 정보 데이터 포함)와 아이콘, 리스트 메뉴, 콤보 박스 등의 데이터를 포함하는 메뉴 화면 등을 포함한다. 또한, 상기 표시부는, 터치 스크린 일 수 있다.
또한, 상기 표시부는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display : TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode : OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 저장부는, 상기 신호 처리 장치(10)가 동작하는데 필요한 데이터와 프로그램 등을 저장한다.
또한, 상기 저장부는, 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory : RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory : ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 신호 처리 장치(10)는 인터넷(internet)상에서 저장부의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 운영하거나, 또는 상기 웹 스토리지와 관련되어 동작할 수도 있다.
도 10은 상기 도 3의 단일 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼에서 상기 간섭 신호 제거부(300)에 의해 간섭 신호가 제거되고, 상기 신호 처리부(400)에 의해 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대한 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하여 생성한 영상 결과를 나타낸다.
도 11은 상기 도 4의 복수의 협대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼에서 상기 간섭 신호 제거부(300)에 의해 간섭 신호가 제거되고, 상기 신호 처리부(400)에 의해 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대한 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하여 생성한 영상 결과를 나타낸다.
도 12는 상기 도 5의 광대역 전파 간섭원에 의해 발생하는 간섭 시나리오를 적용한 레이다 수신 신호의 주파수 스펙트럼에서 상기 간섭 신호 제거부(300)에 의해 간섭 신호가 제거되고, 상기 신호 처리부(400)에 의해 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대한 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하여 생성한 영상 결과를 나타낸다.
도 13 내지 도 15는 단일 협대역 전파 간섭원이 제거된 수신 신호, 복수의 협대역 전파 간섭원이 제거된 수신 신호 및, 광대역 전파 간섭원이 제거된 수신 신호에 대해서, 상기 신호 처리부(400)에 의해 레이다 영사의 성능 분석을 수행하기 위해서 거리 방향에서의 신호 압축 결과를 나타낸 도이다.
또한, 도 16은 상기 간섭 신호 제거부(300)의 노치 필터를 통해 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대해서, 상기 신호 처리부(400)에서 노치 필터 기법을 적용한 레이다 영상을 나타내며, 도 17은 해당 레이다 영상의 정량적 품질을 나타낸 도이다.
도 18은 상기 간섭 신호 제거부(300)의 LMS 적응 필터를 통해 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대해서, 상기 신호 처리부(400)에서 LMS 적응 필터 기법을 적용한 레이다 영상을 나타내며, 도 19는 해당 레이다 영상의 정량적 품질을 나타낸 도이다.
본 발명의 실시예에서는, 시뮬레이션을 위해 상기 원시 신호 생성부(100)와 상기 간섭 신호 생성 및 인가부(200)를 통해 원시 신호 및 간섭 신호를 각각 생성하고, 상기 생성된 원시 신호 및 간섭 신호를 혼합하여 임의의 레이다 수신 신호에 대응되는 수신 신호를 생성한 후, 상기 생성된 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 구성을 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 신호 처리 장치(10)에서 송수신기(미도시)를 포함하고, 상기 송수신기를 통해 임의의 레이다에서 방사된 신호를 수신한 후, 상기 수신된 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하도록 구성할 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는, 시뮬레이션을 위한 설명을 주로 하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예에 따른 상기 신호 처리 장치(10)는 실제 간섭 신호 제거를 위한 장치/시스템에 적용할 수도 있다.
이와 같이, 레이다의 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 노치 필터 또는 LMS 적응 필터를 사용하여 제거할 수 있다.
또한, 이와 같이, 노치 필터의 임계값을 간섭 신호의 특성에 따라 구현할 수 있다.
또한, 이와 같이, 노치 필터 방식을 보완하기 위해 LMS 적응 필터를 사용할 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 신호 처리 방법을 도 1 내지 도 20을 참조하여 상세히 설명한다.
도 20은 본 명세서의 실시예에 따른 신호 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 원시 신호 생성부(100)는, 사용자 설정(또는, 사용자 입력)에 따른 주파수, 대역폭, 펄스폭, 스퀀트 각 및, 궤도 변수 등의 파라미터 값을 수신한다.
또한, 상기 원시 신호 생성부(100)는, 상기 수신된 파라미터 값을 근거로 원시 신호를 생성한다(S2010).
이후, 간섭 신호 생성 및 인가부(200)는, 협대역 간섭 신호, 다중 협대역 간섭 신호 및, 광대역 간섭 신호 중 어느 하나의 간섭 신호를 생성한다. 여기서, 상기 생성되는 간섭 신호는, 재머 전력(또는, 간섭원 전력), 위성과 재머 간의 거리, 간섭 신호의 진폭 등의 간섭 변수를 포함한다.
또한, 상기 간섭 신호 생성 및 인가부(200)는, 상기 생성된 간섭 신호와 상기 원시 신호를 혼합하여, 상기 간섭 신호가 포함된 수신 신호를 생성한다(S2020).
이후, 간섭 신호 제거부(300)는, 노치 필터의 임계값이 설정된 노치 필터 및, LMS 필터의 가중치가 설정된 LMS(Least Mean Square) 적응 필터 중 어느 하나의 필터를 통해, 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거한다.
즉, 상기 간섭 신호 제거부(300)는, 상기 노치 필터 및 상기 LMS 적응 필터 중 어느 하나의 필터를 사용하여 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 주파수 영역에서 제거한다(S2030).
이후, 신호 처리부(400)는, 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대한 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행한다.
또한, 상기 신호 처리부(400)는, 상기 신호 처리 과정 수행 결과에 따라 생성된 영상 및, 상기 필터에 의해 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 주파수 스펙트럼 등을 표시부(미도시)에 표시한다(S2040).
본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 레이다의 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 노치 필터 또는 LMS 적응 필터를 사용하여 제거하여, 간섭 신호에 의해 왜곡된 레이다 영상을 간섭 신호가 제거된 영상으로 재생성할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 노치 필터의 임계값을 간섭 신호의 특성에 따라 구현하여, 효율적으로 간섭 신호를 제거할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 노치 필터 방식을 보완하기 위해 LMS 적응 필터를 사용하여, 레이다 신호의 손실을 억제하면서 간섭 신호의 영향을 최소화할 수 있다.
전술한 내용은 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.
10: 신호 처리 장치 100: 원시 신호 생성부
200: 간섭 신호 생성 및 인가부 300: 간섭 신호 제거부
400: 신호 처리부

Claims (9)

  1. 사용자 설정에 따른 파라미터 값을 수신하고, 상기 수신된 파라미터 값을 근거로 원시 신호를 생성하는 원시 신호 생성부;
    간섭 변수를 근거로 협대역 간섭 신호, 다중 협대역 간섭 신호 및, 광대역 간섭 신호 중 어느 하나의 간섭 신호를 생성하고, 상기 생성된 간섭 신호와 상기 생성된 원시 신호를 혼합하여 상기 간섭 신호가 포함된 수신 신호를 생성하는 간섭 신호 생성 및 인가부;
    노치 필터의 임계값이 설정된 노치 필터 및, LMS 필터의 가중치가 설정된 LMS(Least Mean Square) 적응 필터 중 어느 하나의 필터를 통해, 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 간섭 신호 제거부; 및
    상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대해 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하고, 상기 신호 처리 과정 수행 결과에 따라 생성된 영상 및 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 표시하는 신호 처리부를 포함하며,
    상기 간섭 신호 제거부는,
    초기 LMS 적응 필터의 가중치를 설정하고, 상기 원시 신호를 상기 LMS 적응 필터를 통과시켜 출력 신호를 출력하고, 상기 원시 신호와 상기 출력 신호 간의 오차를 계산하고, 상기 계산된 오차를 근거로 상기 LMS 적응 필터의 가중치를 업데이트하고, 상기 가중치가 업데이트된 LMS 적응 필터를 통해 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파라미터는,
    주파수, 대역폭, 펄스폭, 스퀀트 각 및, 궤도 변수를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 간섭 변수는,
    재머 전력, 위성과 재머 간의 거리 및, 간섭 신호의 진폭을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 간섭 신호 제거부는,
    상기 노치 필터의 임계값을 설정하고, 상기 설정된 임계값보다 상기 수신 신호가 클 때, 상기 임계값보다 큰 대역의 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 간섭 신호 제거부는,
    상기 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 히스토그램을 생성하고, 영상의 목표물 분포를 근거로 상기 생성된 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 히스토그램 중에서 최대 전력 대비 90% 내지 99% 사이 값 중 어느 하나의 값을 상기 노치 필터의 임계값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 원시 신호 생성부를 통해, 사용자 설정에 따른 파라미터 값을 수신하고, 상기 수신된 파라미터 값을 근거로 원시 신호를 생성하는 단계;
    간섭 신호 생성 및 인가부를 통해, 간섭 변수를 근거로 협대역 간섭 신호, 다중 협대역 간섭 신호 및, 광대역 간섭 신호 중 어느 하나의 간섭 신호를 생성하는 단계;
    상기 간섭 신호 생성 및 인가부를 통해, 상기 생성된 간섭 신호와 상기 생성된 원시 신호를 혼합하여 상기 간섭 신호가 포함된 수신 신호를 생성하는 단계;
    간섭 신호 제거부를 통해, 노치 필터의 임계값이 설정된 노치 필터 및, LMS 필터의 가중치가 설정된 LMS 적응 필터 중 어느 하나의 필터에 의해 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 단계;
    신호 처리부를 통해, 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호에 대해 미리 설정된 신호 처리 과정을 수행하는 단계; 및
    상기 신호 처리부를 통해, 상기 신호 처리 과정 수행 결과에 따라 생성된 영상 및 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 주파수 스펙트럼을 표시하는 단계를 포함하며,
    상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 단계는,
    상기 노치 필터 및 상기 LMS 적응 필터 중에서 상기 LMS 적응 필터를 선택하는 과정;
    초기 LMS 적응 필터의 가중치를 설정하는 과정;
    상기 원시 신호를 상기 LMS 적응 필터를 통과시켜 출력 신호를 출력하는 과정;
    상기 원시 신호와 상기 출력 신호 간의 오차를 계산하는 과정;
    상기 계산된 오차를 근거로 상기 LMS 적응 필터의 가중치를 업데이트하는 과정; 및
    상기 가중치가 업데이트된 LMS 적응 필터를 통해 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수신 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 단계는,
    상기 노치 필터 및 상기 LMS 적응 필터 중에서 상기 노치 필터를 선택하는 과정;
    상기 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 히스토그램을 생성하는 과정;
    영상의 목표물 분포를 근거로 상기 생성된 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도의 히스토그램 중에서 최대 전력 대비 90% 내지 99% 사이 값 중 어느 하나의 값을 상기 노치 필터의 임계값을 설정하는 과정; 및
    상기 설정된 임계값보다 상기 수신 신호가 클 때, 상기 임계값보다 큰 대역의 신호를 제거하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  9. 삭제
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