KR101605526B1 - 비정상 전파에 의한 비 강수 에코 검출 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents

비정상 전파에 의한 비 강수 에코 검출 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 Download PDF

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안광득
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Abstract

본 발명은 비정상 전파에 의한 비 강수 에코 검출 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 양상에 따른 비 강수 에코 판단 장치는 외부 전자기기로부터 대기 정보를 수신하는 통신부; 비 강수 에코 판단에 필요한 변수 정보를 미리 저장하는 저장부; 및 상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 레이더 장비의 측정 영역에서의 레이더 빔의 거리별 고도를 산출하고, 상기 측정 영역 중 해상에 대응하는 영역에 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 기초하여 파랑 에코 영역을 설정하고, 상기 측정 영역 중 지상에 대응하는 영역에 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 지형 정보를 고려하여 산출된 수정된 거리별 고도에 기초하여 지형 에코 영역을 설정하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

비정상 전파에 의한 비 강수 에코 검출 방법 및 이를 수행하기 위한 장치{DETECTING METHOD FOR NON-PRECIPITATION ECHO BY ANOMALOUS PROPAGATION AND DEVICE USING THE SAME.}
본 발명은 비정상 전파에 의한 비 강수 에코 검출 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시뮬레이션 된 레이더 빔의 고도와 지형 정보에 기초하여 파랑에코 및 지형에코의 발생 영역을 판단하는 비 강수 에코 검출 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
레이더 장비를 이용한 기상 관측은 레이더 기지에서 방출한 레이더 빔이 대기 중의 강수 입자에 의해 후방산란된 신호를 분석하여 대기 중의 강수를 분석하는 방법을 사용하고 있다.
레이더 빔이 대기를 통과할 때, 대기 중의 온도, 수증기량, 기온 등의 요소에 의해 빔의 굴절이 일어난다. 이러한 굴절은 레이더 빔의 이동경로를 변화하게 하여 대기 중의 강수를 관측하는 것이 아니라 지형 혹은 해수면에 의해 반사된 신호를 수신하게 하는 오류를 발생시킨다. 이를 비정상전파라 한다.
특히 레이더 빔의 고도각이 낮은 경우, 비정상전파에 의해 레이더 빔이 해수면으로 향할 수 있으며, 파도에 반사된 레이더 빔을 수신하게 되면 파랑 에코가 발생할 수 있다.
또한, 레이더 빔은 비정상전파에 의해 레이더 빔이 지면으로 향할 수 있으며, 지형에 의해 반사되면 지형 에코가 발생할 수 있다.
이러한 파랑 에코와 지형 에코는 사용자에게 강수 에코로 잘못 판단하게 할 수 있으며, 따라서, 기상 분석 및 예보의 정확성을 떨어뜨리는 원인이 된다.
본 발명의 일 과제는 시뮬레이션 된 레이더 빔의 고도와 지형 정보에 기초하여 파랑에코 및 지형에코의 발생 영역을 판단하는 비정상 전파에 의한 비 강수 에코 판단 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 외부 전자기기로부터 대기 정보를 수신하는 통신부; 비 강수 에코 판단에 필요한 변수 정보를 미리 저장하는 저장부; 및 상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 레이더 장비의 측정 영역에서의 레이더 빔의 거리별 고도를 산출하고, 상기 측정 영역 중 해상에 대응하는 영역에 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 기초하여 파랑 에코 영역을 설정하고, 상기 측정 영역 중 지상에 대응하는 영역에 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 지형 정보를 고려하여 산출된 수정된 거리별 고도에 기초하여 지형 에코 영역을 설정하는 제어부;를 포함하는 비 강수 에코 판단 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 레이더 장비의 측정 영역에 대하여 상기 레이더 장비로부터 방사되는 레이더 빔의 거리별 고도를 산출하는 단계; 상기 측정 영역에 포함된 지형을 판단하는 단계; 상기 측정 영역 중 지상에 해당하는 영역에 지형 정보 및 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 기초하여 수정된 거리별 고도를 산출하는 단계; 및 상기 수정된 거리별 고도에 기초하여 상기 측정 영역 중 지상에 해당하는 영역에 지형 에코 영역을 설정하는 단계;를 포함하는 비 강수 에코 판단 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 대기 굴절률에 기초하여 레이더 빔의 고도각 별 진행거리 및 고도를 시뮬레이션 함으로써 파랑 에코 발생 지점을 시뮬레이션 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 산출된 레이더 빔의 진행거리 및 고도를 지상에서의 지형 고도에 기초하여 보정할 수 있으며, 보정된 레이더 빔의 진행거리 및 고도에 기초하여 지형 에코 발생 지점을 시뮬레이션 할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비 강수 에코 판단 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비 강수 에코 판단 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 빔 거리별 고도 획득 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 빔 거리별 고도 산출 결과의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비 강수 에코 판단 장치의 환경도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 거리별 고도 산출 결과의 예시도이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 외부 전자기기로부터 대기 정보를 수신하는 통신부; 비 강수 에코 판단에 필요한 변수 정보를 미리 저장하는 저장부; 및 상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 레이더 장비의 측정 영역에서의 레이더 빔의 거리별 고도를 산출하고, 상기 측정 영역 중 해상에 대응하는 영역에 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 기초하여 파랑 에코 영역을 설정하고, 상기 측정 영역 중 지상에 대응하는 영역에 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 지형 정보를 고려하여 산출된 수정된 거리별 고도에 기초하여 지형 에코 영역을 설정하는 제어부;를 포함하는 비 강수 에코 판단 장치가 제공될 수 있다.
또 상기 수정된 거리별 고도는 상기 산출된 레이더 빔의 거리별 고도에서 상기 지상에 대응하는 영역의 고도를 차감하여 산출될 수 있다.
또 상기 레이더 빔의 거리별 고도는 상기 레이더 장비가 위치한 고도를 더 고려하여 산출될 수 있다.
또 상기 제어부는 상기 해상에 대응하는 영역에서 상기 레이더 빔의 거리별 고도가 0m이하가 되는 영역을 상기 파랑 에코 영역으로 설정하는 것을 더 포함할 수 있다.
또 상기 제어부는 상기 지상에 대응하는 영역에서 상기 레이더 빔의 거리별 고도가 0m이하가 되는 영역을 상기 지형 에코 영역으로 설정할 수 있다.
또 상기 통신부는 상기 레이더 장비로부터 에코 데이터를 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.
또 상기 제어부는 상기 에코 데이터 중 상기 파랑 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 파랑 에코로 판단할 수 있다.
또 상기 제어부는 상기 에코 데이터 중 상기 지형 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 지형 에코로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 레이더 장비의 측정 영역에 대하여 상기 레이더 장비로부터 방사되는 레이더 빔의 거리별 고도를 산출하는 단계; 상기 측정 영역에 포함된 지형을 판단하는 단계; 상기 측정 영역 중 지상에 해당하는 영역에 지형 정보 및 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 기초하여 수정된 거리별 고도를 산출하는 단계; 및 상기 수정된 거리별 고도에 기초하여 상기 측정 영역 중 지상에 해당하는 영역에 지형 에코 영역을 설정하는 단계;를 포함하는 비 강수 에코 판단 방법이 제공될 수 있다.
또 상기 지형 에코 영역을 설정하는 단계는 상기 수정된 거리별 고도가 0m이하인 영역을 상기 지형에코 영역으로 설정하는 단계일 수 있다.
또 상기 지형을 판단하는 단계는 상기 측정 영역 중 지상에 해당하는 영역 및 해상에 해당하는 영역을 판단하는 단계일 수 있다.
또 상기 수정된 거리별 고도를 산출하는 단계는 상기 산출된 레이더 빔의 거리별 고도에 상기 지형 정보에 포함된 고도를 차감하여 상기 수정된 거리별 고도를 산출하는 단계일 수 있다.
또 상기 측정 영역 중 해상에 해당하는 영역에 상기 거리별 고도에 기초하여 파랑 에코 영역을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 상기 파랑 에코 영역을 설정하는 단계는 상기 측정 영역 중 해상에 해당하는 영역에서 상기 거리별 고도가 0m이하인 영역을 파랑 에코 영역을 설정하는 단계일 수 있다.
또 상기 레이더 장비로부터 에코 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 상기 에코 데이터 중 상기 측정 영역에 설정된 상기 지형 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 지형 에코로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 상기 에코 데이터 중 상기 측정 영역에 설정된 상기 파랑 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 파랑 에코로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비 강수 에코 판단 장치(1000)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 비 강수 에코 판단 장치(1000)는 통신부(1100), 저장부(1200) 및 제어부(1300)를 포함할 수 있다.
통신부(1100)는 외부 전자기기로부터 비 강수 에코 판단에 필요한 데이터를 수신할 수 있으며, 저장부(1200)는 비 강수 에코 판단에 필요한 알고리즘 및 데이터를 미리 저장할 수 있다.
또한 제어부(1300)는 통신부(1100)를 통하여 획득한 데이터 및 저장부(1200)에 미리 저장된 알고리즘과 데이터에 기초하여 비 강수 에코 판단을 수행할 수 있다.
통신부(1100)는 외부 전자기기와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 통신부(1100)는 외부 전자기기로부터 비 강수 에코 판단에 필요한 데이터를 수신할 수 있으며, 필요한 데이터를 외부 전자기기에 요청할 수 있다.
통신부(1100)는 유선 통신 방식 또는 유선 통신 방식으로 외부 전자기기와 연결될 수 있다.
통신부(1100)가 유선 통신 방식으로 외부 전자기기와 연결되는 경우, 통신부(1100)는 유선 통신 방식을 지원하기 위한 모듈로 제공될 수 있다. 여기서, 유선 통신 방식은 예를 들어 LAN, WAN, 이더넷(Ethernet), 유에스비(USB)방식, 전화선 방식, 전력선 방식, 시리얼 방식 및 패러럴 방식 중 적어도 하나의 유선 통신 방식일 수 있다.
통신부(1100)가 무선 통신 방식으로 외부 전자기기와 연결되는 경우, 통신부(1100)는 무선 통신 방식을 지원하기 위한 모듈로 제공될 수 있다. 여기서, 무선 통신 방식은 예를 들어 와이파이(Wifi), 블루투스(bluetooth), 지그비(Zigbee), 코드 분할 다원접속(CDMA, Code Division Multiple Access), LTE(Long term evolution), 3G(3Generation) 등의 원거리 무선 통신 방식일 수 있다.
저장부(1200)는 비 강수 에코 판단에 필요한 알고리즘 및 데이터을 미리 저장할 수 있다.
예를 들어 저장부(1200)는 비 강수 에코 판단에 필요한 프로그램인 한국형 레이더처리프로그램(KLRPS), 기상 수치 모델(WRF, Weather Research and Forecasting), 변수 정보, 대기 정보, 지구유효반경 알고리즘, 과대굴절 알고리즘, 지형 정보 중 적어도 하나에 대한 프로그램을 저장할 수 있다.
제어부(1300)는 비 강수 에코 판단 장치(1000)에 포함된 구성의 동작을 제어할 수 있으며, 비 강수 에코 판단에 필요한 동작을 수행할 수 있다.
제어부(1300)의 구체적인 동작에 대해서는 이하 도 2 및 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비 강수 에코 판단 방법의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 레이더 빔의 거리별 고도를 산출하는 단계(S100), 지형을 판단하는 단계(S200), 지형 정보를 적용하는 단계(S300), 지형 에코 영역을 설정하는 단계(S400), 파랑 에코 영역을 설정하는 단계(S500) 및 비 강수 에코를 검출하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
레이더 빔의 거리별 고도를 산출하는 단계(S100)는 변수 정보 및 알고리즘에 기초하여 레이더 빔의 거리별 고도를 산출하는 단계일 수 있으며, 지형을 판단 하는 단계(S200)는 레이더 장비의 측정 영역에 포함된 영역 중 지형 및 해상을 판단하는 단계일 수 있다. 지형 정보를 적용하는 단계(S300)는 지형이 지상인 경우, 산출된 거리별 고도에 지형 정보를 적용하여 수정된 거리별 고도를 획득하는 단계일 수 있으며. 지형 에코 영역을 설정하는 단계(S400)는 지형 에코에 대한 영역을 지상에 설정하는 단계일 수 있다. 파랑 에코 영역을 설정하는 단계(S500)는 파랑 에코에 대한 영역을 해상에 설정하는 단계일 수 있으며, 비 강수 에코를 검출하는 단계(S600)는 파랑 에코 영역 및 지형 에코 영역에 기초하여 에코 데이터 중 비 강수 에코를 검출하는 단계일 수 있다.
제어부(1300)는 레이더 빔의 거리별 고도를 산출할 수 있다(S100).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 빔 거리별 고도 획득 방법의 순서도이다.
도 3를 참조하면, 변수 정보를 획득하는 단계(S110), 대기 정보를 획득하는 단계(S120), 대기 굴절률을 산출하는 단계(S130), 적용 알고리즘을 판단하는 단계(S140), 과대굴절 알고리즘을 적용하는 단계(S150), 지구유효반경 알고리즘을 적용하는 단계(S160) 및 거리별 고도를 획득하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.
변수 정보를 획득하는 단계(S110)는 거리별 고도 산출에 필요한 변수들에 대한 정보를 획득하는 단계일 수 있으며, 대기 정보를 획득하는 단계(S120)는 굴절률 산출에 필요한 대기 정보를 획득하는 단계일 수 있다. 대기 굴절률을 산출하는 단계(S130)는 대기 정보에 기초하여 대기 굴절률을 산출하는 단계일 수 있으며, 적용 알고리즘을 판단하는 단계(S140)는 산출된 대기 굴절률에 기초하여 적용할 알고리즘을 판단하는 단계일 수 있다. 과대굴절 알고리즘을 적용하는 단계(S150)는 과대굴절 알고리즘을 적용하여 레이더 빔 고도를 산출하는 단계일 수 있으며, 지구유효반경 알고리즘을 적용하는 단계(S160)는 지구유효반경 알고리즘을 적용하여 레이더 빔 고도를 산출하는 단계일 수 있다. 또한, 거리별 고도를 획득하는 단계(S170)는 산출된 레이더 빔 고도에 기초하여 레이더 빔의 거리별 고도를 획득하는 단계일 수 있다.
제어부(1300)는 변수 정보를 획득할 수 있다(S110).
제어부(1300)는 거리별 고도 산출에 필요한 변수 정보를 획득할 수 있다.
여기서 변수 정보는 원주율의 값, 지구 반경, 도메인의 크기, 해상도, 지형 정보 및 기준 위경도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(1300)는 저장부(1200)에 미리 저장된 변수 정보를 획득할 수 있으며, 통신부(1100)를 통하여 외부 전자기기로부터 변수 정보를 획득할 수 있다.
제어부(1300)는 대기 정보를 획득할 수 있다(S120).
제어부(1300)는 레이더 자료, 지형고도자료(DEM), KLAPS 분석장 중 적어도 하나에 기초하여 대기 정보를 획득할 수 있다. 여기서 대기 정보는 기압, 대기 중 수증기량, 온도, 압력, 고도별 압력, 고도별 온도, 대기의 굴절지수 및 풍속 등에 대한 정보일 수 있다.
제어부(1300)는 대기 굴절률을 산출할 수 있다(S130).
제어부(1300)는 미리 저장된 대기 굴절률 산출 수식에 기초하여 대기 굴절률을 산출할 수 있다. 여기서 대기 굴절률은 대기가 빛을 굴절시키는 정도일 있다.
제어부(1300)는 대기 굴절률을 산출하고, 산출한 대기 굴절률에 기초하여 대기 굴절률을 산출할 수 있다.
대기 굴절률은 기상 레이더에 사용되는 전자기파의 대기굴절지수가 상대 유전율에 선형 관계인 것에 기초한 수식에 의하여 산출될 수 있으며, 하기 식 1에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112015073340591-pat00001
식 1에서 N은 대기 굴절률이고, n은 대기의 굴절지수일 수 있다.
제어부(1300)는 대기 굴절률에 기초하여 수정 굴절률을 산출할 할 수 있다.
수정 굴절률은 대기 굴절률에서 대기의 고도를 더 고려한 산출 수식에 기초하여 산출될 수 있으며, 하기 식 2 에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112015073340591-pat00002
식2에서 M은 수정 굴절률이고, N은 대기 굴절률이며, z는 미터(m)단위의 고도이다.
제어부(1300)는 적용 알고리즘을 판단할 수 있다(S140).
제어부(1300)는 산출된 대기 굴절률이 미리 정해진 기준 이하인지 여부에 기초하여 시뮬레이션을 위하여 적용할 알고리즘을 판단할 수 있다. 여기서 미리 정해진 기준은 대기 굴절률이 -157 이하인지 여부일 수 있다. 또한, 제어부(1300)는 대기 굴절률을 대체하여 수정 굴절률이 미리 정해진 기준 이하인지 여부에 기초하여 시뮬레이션을 위하여 적용할 알고리즘을 판단할 수 있다.
제어부(1300)는 산출된 대기 굴절률이 -157 이하인 경우, 과대굴절 알고리즘을 적용할 수 있으며, 산출된 대기 굴절률이 -157 보다 큰 경우, 지구유효반경 알고리즘을 적용할 수 있다.
제어부(1300)는 과대굴절 알고리즘을 적용할 수 있다(S150).
제어부(1300)는 대기 굴절률이 -157 이하인 경우, 과대굴절 알고리즘을 적용할 수 있다. 여기서 과대굴절 알고리즘은 대기 굴절률이 -157 이하인 경우, 레이더 빔 고도 및 진행거리를 산출하기 위한 수식일 수 있다.
제어부(1300)는 하기 식 3에 기초하여 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다.
Figure 112015073340591-pat00003
Figure 112015073340591-pat00004
(b)
식 3에서 h는 레이더 빔의 고도, s는 레이더 빔의 지면상의 진행 거리, Ø는 레이더 빔의 고도각, a는 지구의 반경, B0는 굴절률의 변화이다.
예를 들어, 제어부(1300)는 식 3에 기초하여 레이더 빔의 진행거리 산출 시 초기 레이더 빔의 고도값 및 식 3(a)에 기초하여 레이더 빔의 고도에 따른 진행거리를 산출할 수 있으며, 이후 식 3(b)에 의해 산출되는 레이더 빔의 진행 고도각 θ 값을 식 3(a)의 φ에 대입하여 초기 레이더 빔의 고도에서 다시 레이더 빔이 진행할 경우 레이더 빔의 고도에 따른 진행거리를 산출할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 측정 고도각 0.5°에 대한 레이더 빔의 고도를 산출할 경우, 제어부(1300)는 초기 레이더 빔의 고도 0.25KM에 대한 진행거리를 구할 수 있으며 이 지점으로부터 다시 레이더 빔이 진행할 경우 식 3(b)에 의해 수정된 고도각으로 진행하게 된다. 이러한 방법을 반복 계산하여 레이더 빔이 진행할 때마다 수정된 고도각이 적용되며, 이로 인해 레이더 빔이 휘어지게 된다. ,
제어부(1300)는 레이더 빔의 최대 측정 거리에 대하여 레이더 빔의 진행 거리별 고도를 산출할 수 있으며, 레이더 빔의 고도가 0m에 되는 지점까지 레이더 빔의 진행 거리별 고도를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 지구유효반경 알고리즘을 적용할 수 있다(S160).
제어부(1300)는 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340591-pat00005
보다 큰 경우, 지구유효반경 알고리즘을 적용할 수 있다.
제어부(1300)는 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340591-pat00006
보다 큰 경우, 유효지구반경 알고리즘을 적용할 수 있다. 여기서 유효지구반경 알고리즘은 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340591-pat00007
이상인 경우, 레이더 빔 고도 및 진행거리를 산출하기 위한 수식일 수 있다.
제어부(1300)는 하기 식 4에 기초하여 레이더 빔 고도를 산출할 수 있다.
Figure 112015073340591-pat00008
식 4에서 h는 레이더 빔의 고도, Ø는 레이더 빔의 고도각, r은 레이더 빔의 대기 중 진행거리, 는 유효지구반경일 수 있다.
제어부(1300)는 하기 식 5에 기초하여 레이더 빔의 진행 거리를 산출할 수 있다.
Figure 112015073340591-pat00009
식 5에서 S는 레이더 빔의 지면상의 진행거리, ae는 유효지구반경, φ는 레이더 빔의 고도각, h는 레이더 빔의 고도이다.
제어부(1300)는 ae의 값을 4/3 x 지구 반경의 값으로 적용할 수 있으며, 별도의 수식을 이용하여 산출된 값을 적용할 수 있다.
제어부(1300)는 지구반경 및 대기의 굴절지수의 변화, 대기 굴절률의 변화에 기초하여 ae값을 산출할 수 있다. 제어부(1300)는 하기 식 6에 의해 ae값을 산출할 수 있다.
Figure 112015073340591-pat00010
식 6에서 a는 지구반경, dn/dh는 고도에 따른 대기의 굴절지수의 변화, dN/dh는 고도에 따른 대기 굴절률의 변화이다.
제어부(1300)는 식 4 내지 6에 기초하여 레이더 빔의 고도각 별 레이더 빔 고도 및 레이더 빔의 지면상의 진행 거리를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 거리별 고도를 획득할 수 있다(S170).
제어부(1300)는 산출된 레이더 빔의 고도각 별 레이더 빔 고도 및 레이더 빔의 지면상의 진행 거리에 기초하여 거리별 레이더 빔의 고도를 획득할 수 있다.
제어부(1300)는 레이더 장비의 측정 영역에 대해서 거리별 레이더 빔의 고도를 획득할 수 있다. 또한, 제어부(1300)는 측정 영역에 대해서 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 레이더 빔의 고도를 획득할 수 있다. 여기서, 측정 영역은 레이더 장비를 기준으로 레이더 장비의 최대 측정 거리에 대한 360° 방위일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 빔 거리별 고도 산출 결과의 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 제어부(1300)는 레이더를 기준으로 거리별 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(1300)는 레이더 고도각에 따라 레이더를 기준으로 거리별 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 미리 선택된 레이더 고도각에 대한 레이더 기준 거리별 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1300)는 거리별 고도를 산출하기 위하여 측정 고도각 0.5°에 대한 거리별 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 시뮬레이션 결과 레이더 빔의 고도각 별로 레이더 빔의 고도가 0m가 되는 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제어부(1300)는 지형을 판단할 수 있다(S200).
제어부(1300)는 저장부(1200)에 거리별 레이더 빔 및 미리 저장된 지형 정보에 기초하여 해상 영역 및 지상 영역을 설정할 수 있다. 여기서, 지형 정보는 해안 경계면의 좌표, 지상의 높이에 대한 정보 및 등고선 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(1300)는 레이더 빔의 측정 영역 중 해상 영역 및 지상 영역을 판단할 수 있으며, 판단 결과에 따라 해상 영역 및 지상 영역을 설정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1300)는 레이더 장비를 기준으로 360° 방위 및 측정 거리에 기초한 측정 영역에서 해상 영역 및 지상 영역을 설정할 수 있다.
제어부(1300)는 지형 정보를 적용할 수 있다(S300).
제어부(1300)는 지상 영역에 지형 정보를 적용할 수 있다.
제어부(1300)는 지형 판단 결과 설정된 지상 영역에 지형 정보를 적용할 수 있다. 여기서, 지형 정보는 해안선의 좌표, 지상 영역의 고도에 대한 정보 및 등고선 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비 강수 에코 판단 장치의 환경도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 레이더 장비의 측정 영역에는 해상 또는 지형이 존재할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 레이더 빔의 고도에 따라 주변 지형에 의해 레이더 빔이 반사되어 발생하는 지형 에코가 발생할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 레이더 장비에서 방사된 레이더 빔은 대기 상태에 따라서 직선으로 이동할 수 있으며, 대기 상태에 따라 이상 굴절이 발생할 수 있다.
해상의 경우, 레이더 빔에 영향을 미칠만한 높은 지형이 거의 존재하지 않기 때문에 주로 대기 상태에 따른 이상 굴절이나 빔갇힘 현상등에 의하여 해수면으로 레이더 빔이 굴절될 수 있다. 이때, 해수면으로 굴절된 빔이 파도에 의해 반사되는 파랑 에코가 발생할 수 있다. 지상의 경우 해상과 마찬가지로 대기 상태에 따른 이상 굴절이나 빔갇힘 현상등에 의하여 레이더 빔이 지면에 반사되는 지형 에코가 발생할 수 있다. 또한, 지상의 경우, 대기 상태에 따른 이상 굴절이나 빔갇힘 현상이 발생하지 않더라도, 낮은 고도각의 레이더 빔의 경우, 산, 언덕 및 건물 등에 의해 레이더 빔이 반사되어 지형 에코가 발생할 수 있다.
지형 정보에 포함된 지상 영역의 고도에 대한 정보 및 등고선 정보는 지도 상에 사용되는 고도 및 등고선에 대한 정보일 수 있다. 이러한 지도 상에서 사용되는 고도 및 등고선에 대한 정보는 해수면으로부터의 고도나 등고선일 수 있으며, 실제 레이더 장비의 위치로부터의 고도와는 차이가 존재할 수 있다.
제어부(1300)는 지상 영역의 고도에 대한 정보 및 등고선 정보에서 레이더 장비의 고도(h)를 차감하여 지상 영역의 고도를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 지형 정보에 기초하여 지상 영역 상에서 수정된 거리별 고도를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 레이더 빔의 거리별 고도에서 지상 영역의 고도를 차감하여 수정된 거리별 고도를 산출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 거리별 고도 산출 결과의 예시도이다.
도 6을 참조하면, 수정된 거리별 고도는 도 4에 도시된 레이더 빔 거리별 고도 산출 결과와 비교하였을 때, 지상에 위치한 산과 같은 지형물의 고도에 의해 레이더 빔의 고도가 0m인 지점이 변경될 수 있다. 여기서, 레이더 빔의 고도가 0m인 지점은 레이더 빔이 지면에 맞닿는 지점일 수 있다.
제어부(1300)는 지형 에코 영역을 설정할 수 있다(S400).
제어부(1300)는 수정된 거리별 고도에 기초하여 측정 영역 중 지상 영역에 지형 에코 영역을 설정할 수 있다.
제어부(1300)는 측정 영역 중 지상 영역에서 수정된 거리별 고도에 따른 레이더 빔의 고도가 0m인 지점을 검출할 수 있으며, 레이더 빔의 진행 방향으로 레이더 빔의 고도가 0m인 지점 이후에 위치하는 영역을 지형 에코 영역으로 설정할 수 있다.
제어부(1300)는 레이더의 고도 별로 지형 에코 영역을 설정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1300)는 관측 고도각 0.5°를 기준으로 산출된 레이더 빔의 거리별 고도와 지형 정보에 기초하여 수정된 거리별 고도를 산출할 수 있으며, 수정된 거리별 고도에 기초하여 측정 영역 중 지상 영역에 관측 고도각 0.5°의 레이더 빔에서 지형 에코가 발생한 지형 에코 영역을 설정할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(1300)는 관측 고도각 1°을 기준으로 산출된 레이더 빔의 거리별 고도와 지형 정보에 기초하여 수정된 거리별 고도를 산출할 수 있으며, 수정된 거리별 고도에 기초하여 측정 영역 중 지상 영역에 관측 고도각 1°의 레이더 빔에서 지형 에코가 발생 가능한 지형 에코 영역을 설정할 수 있다.
제어부(1300)는 측정 영역 중 지상에 대응하는 영역에 레이더 빔의 고도가 0m가 되는 지점이 존재하지 않는 경우, 지형 에코 영역을 설정하지 않을 수 있다.
제어부(1300)는 레이더 빔의 고도가 0m가 되는 지점을 중심으로 미리 정해진 크기의 영역을 지형 에코 영역으로 설정할 수 있으며, 고도가 0m가 되는 지점 중 서로 인접한 영역을 연결하여 지형 에코 영역을 설정할 수 있다,
또한, 제어부(1300)는 측정 정역 중 지상에 대응하는 영역에서 레이더 빔의 고도가 0m이하가 되는 영역을 지형 에코 영역으로 설정할 수 있다.
제어부(1300)는 파랑 에코 영역을 설정할 수 있다(S500).
제어부(1300)는 레이더 빔의 거리별 고도에 기초하여 측정 영역 중 해상 영역에 파랑 에코 영역을 설정할 수 있다.
제어부(1300)는 측정 영역 중 해상 영역에서 레이더 빔의 거리별 고도에 따른 레이더 빔의 고도가 0m인 지점을 검출할 수 있으며, 레이더 빔의 진행 방향으로 레이더 빔의 고도가 0m인 지점 이후에 위치하는 영역을 파랑 에코 영역으로 설정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1300)는 측정 영역 중 지상 영역에 관측 고도각 2°를 기준으로 산출된 레이더 빔의 거리별 고도에 기초하여 레이더 빔의 고도가 0m인 지점을 검출할 수 있으며, 검출된 지점으로부터 레이더 빔의 진행 방향으로의 영역을 관측 고도각 2°의 레이더 빔에서 지형 에코가 발생한 지형 에코 영역을 설정할 수 있다.
제어부(1300)는 측정 영역 중 해상에 대응하는 영역에 레이더 빔의 고도가 0m가 되는 지점이 존재하지 않는 경우, 파랑 에코 영역을 설정하지 않을 수 있다.
또한, 제어부(1300)는 측정 영역 중 해상에 대응하는 영역에서 레이더 빔의 고도가 0m이하가 되는 영역을 파랑 에코 영역으로 설정할 수 있다.
제어부(1300)는 비정상 전파에 의한 비 강수 에코를 검출할 수 있다(S600).
제어부(1300)는 레이더 장비로부터 획득한 에코 데이터 중 비 강수 에코를 검출할 수 있다. 여기서, 비 강수 에코는 지형 에코 및 파랑 에코 중 적어도 하나일 수 있다.
제어부(1300)는 에코 데이터 중 측정 영역에 설정된 지형 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 지형 에코로 판단할 수 있으며, 에코 데이터 중 측정 영역에 설정된 파랑 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 파랑 에코로 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1300)는 측정 영역에 설정된 지형 에코 영역을 에코 데이터에 오버랩(overlap)할 수 있으며, 오버랩 결과 지형 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 지형 에코로 판단할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(1300)는 측정 영역에 설정된 파랑 에코 영역을 에코 데이터에 오버랩(overlap)할 수 있으며, 오버랩 결과 파랑 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 파랑 에코로 판단할 수 있다.
제어부(1300)는 에코 데이터로부터 지형 에코 및 파랑 에코를 제거한 보정된 에코 데이터를 획득할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1000 : 비 강수 에코 판단 장치 1100 : 통신부
1200 : 저장부 1300 : 제어부

Claims (18)

  1. 외부 전자기기로부터 대기 정보를 수신하는 통신부;
    비 강수 에코 판단에 필요한 변수 정보를 미리 저장하는 저장부; 및
    상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 레이더 장비의 측정 영역에서의 레이더 빔의 거리별 고도를 산출하고, 상기 측정 영역 중 해상에 대응하는 영역에 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 기초하여 파랑 에코 영역을 설정하고, 상기 측정 영역 중 지상에 대응하는 영역에 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 지형 정보를 고려하여 산출된 수정된 거리별 고도에 기초하여 지형 에코 영역을 설정하는 제어부;를 포함하는
    비 강수 에코 판단 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 수정된 거리별 고도는 상기 산출된 레이더 빔의 거리별 고도에서 상기 지상에 대응하는 영역의 고도를 차감하여 산출되는
    비 강수 에코 판단 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 레이더 빔의 거리별 고도는 상기 레이더 장비가 위치한 고도를 더 고려하여 산출되는
    비 강수 에코 판단 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 해상에 대응하는 영역에서 상기 레이더 빔의 거리별 고도가 0m이하가 되는 영역을 상기 파랑 에코 영역으로 설정하는 것을 더 포함하는
    비 강수 에코 판단 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 지상에 대응하는 영역에서 상기 레이더 빔의 거리별 고도가 0m이하가 되는 영역을 상기 지형 에코 영역으로 설정하는
    비 강수 에코 판단 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 레이더 장비로부터 에코 데이터를 수신하는 것을 더 포함하는
    비 강수 에코 판단 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 에코 데이터 중 상기 파랑 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 파랑 에코로 판단하는
    비 강수 에코 판단 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 에코 데이터 중 상기 지형 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 지형 에코로 판단하는
    비 강수 에코 판단 장치.
  9. 레이더 장비의 측정 영역에 대하여 상기 레이더 장비로부터 방사되는 레이더 빔의 거리별 고도를 산출하는 단계;
    상기 측정 영역에 포함된 지형을 판단하는 단계;
    상기 측정 영역 중 지상에 해당하는 영역에 지형 정보 및 상기 레이더 빔의 거리별 고도에 기초하여 수정된 거리별 고도를 산출하는 단계; 및
    상기 수정된 거리별 고도에 기초하여 상기 측정 영역 중 지상에 해당하는 영역에 지형 에코 영역을 설정하는 단계;를 포함하는
    비 강수 에코 판단 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 지형 에코 영역을 설정하는 단계는 상기 수정된 거리별 고도가 0m이하인 영역을 상기 지형에코 영역으로 설정하는 단계인
    비 강수 에코 판단 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 지형을 판단하는 단계는 상기 측정 영역 중 지상에 해당하는 영역 및 해상에 해당하는 영역을 판단하는 단계인
    비 강수 에코 판단 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 수정된 거리별 고도를 산출하는 단계는 상기 산출된 레이더 빔의 거리별 고도에 상기 지형 정보에 포함된 고도를 차감하여 상기 수정된 거리별 고도를 산출하는 단계인
    비 강수 에코 판단 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 측정 영역 중 해상에 해당하는 영역에 상기 거리별 고도에 기초하여 파랑 에코 영역을 설정하는 단계를 더 포함하는
    비 강수 에코 판단 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 파랑 에코 영역을 설정하는 단계는 상기 측정 영역 중 해상에 해당하는 영역에서 상기 거리별 고도가 0m이하인 영역을 파랑 에코 영역을 설정하는 단계인
    비 강수 에코 판단 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 레이더 장비로부터 에코 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는
    비 강수 에코 판단 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 에코 데이터 중 상기 측정 영역에 설정된 상기 지형 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 지형 에코로 판단하는 단계를 더 포함하는
    비 강수 에코 판단 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 에코 데이터 중 상기 측정 영역에 설정된 상기 파랑 에코 영역에 위치한 에코 데이터를 파랑 에코로 판단하는 단계를 더 포함하는
    비 강수 에코 판단 방법.
  18. 제9 항 내지 제17 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체.
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