KR101620453B1 - 레이더 신호 분석 방법 - Google Patents

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KR101620453B1 KR1020140161091A KR20140161091A KR101620453B1 KR 101620453 B1 KR101620453 B1 KR 101620453B1 KR 1020140161091 A KR1020140161091 A KR 1020140161091A KR 20140161091 A KR20140161091 A KR 20140161091A KR 101620453 B1 KR101620453 B1 KR 101620453B1
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장성훈
이충용
임성목
심동규
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명의 목적은 고정 PRI와 스태거 PRI가 혼재된 레이더 신호에 대해, 상기 레이더 신호의 PRI 정보를 구별할 수 있는 알고리즘을 제공하기 위한 것으로, 고정 PRI를 갖는 펄스와 스태거 PRI를 갖는 펄스를 포함하는 분석 대상 펄스에 대하여, TOA 정보를 검출하는 단계, 상기 검출된 TOA 정보에 근거하여, 상기 분석 대상 펄스를 나타내는 임펄스의 집합을 결정하는 단계, 상기 임펄스의 집합에 대한 자기 상관 함수를 이용하여, 상기 분석 대상 펄스가 포함하는 적어도 하나의 펄스에 대한 적어도 하나의 PRI 값을 추정하는 단계, 상기 검출된 TOA 정보에 근거하여, 기 설정된 시간 단위 내에서, TDOA 정보를 산출하는 단계, 상기 산출된 TDOA 정보와 상기 추정된 적어도 하나의 PRI 값을 비교하여, 각각의 추정된 PRI 값에 따라 상기 산출된 TDOA 정보를 분류하는 단계 및 상기 분류된 TDOA 정보에 근거하여, 상기 고정 PRI 및 상기 스태거 PRI와 관련된 정보를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이더 신호 분석 방법{RADAR SIGNAL ANALYSIS METHOD}
본 발명은 복수의 펄스가 혼재된 환경에서 펄스를 분석하기 위한 레이더 신호 분석 방법에 관한 것이다.
펄스 반복 주기 변환(Pulse Repetition Interval Transform, PRI transform) 은 하나의 PRI를 이용하는 고정 PRI(constant PRI) 신호가 혼재되어 있는 환경에서 측정된 도래 시각(TOA, time of arrival) 정보를 이용하여 레이더 신호를 구별할 수 있는 기법이다. 펄스 반복 주기 변환은 TOA 정보에 오차가 포함되어 있을 경우, PRI를 성공적으로 추정할 수 없다. 따라서 이를 보완하기 위하여 수정된 PRI 변환 (modified PRI transform) 기법이 제안되었다. 수정된 PRI 변환은 오차가 포함된 TOA 정보가 시간이 흐름에 따라 처음 설정하였던 time origin에 비해 크기가 증가하였을 때, 위상 오차(phase error) 가 더욱 증가하는 문제를 해결하기 위한 shifting time origin 기법과 값이 큰 PRI bins에 첨두치가 값이 작은 PRI bins의 첨두치에 비해 낮게 측정되는 문제를 해결하기 위한 overlapped PRI bins 기법을 추가하여 TOA에 오차가 포함된 환경에서도 고정 PRI 신호를 구별할 수 있다. 하지만 여러 개의 PRI 구성 요소 (element PRI)를 이용하여 하나의 프레임을 구성하는 스태거 PRI 신호가 고정 PRI 신호와 혼재되어 있을 경우, 이를 구별할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 고정 PRI와 스태거 PRI가 혼재된 레이더 신호에 대해, 상기 레이더 신호의 PRI 정보를 구별할 수 있는 알고리즘을 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 신호 분석 방법은, 고정 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)를 갖는 펄스와 스태거(Stagger) PRI를 갖는 펄스를 포함하는 분석 대상 펄스에 대하여, 펄스 도착 시간(Time of Arrival, TOA) 정보를 검출하는 단계, 상기 검출된 TOA 정보에 근거하여, 상기 분석 대상 펄스를 나타내는 임펄스의 집합을 결정하는 단계, 상기 임펄스의 집합에 대한 자기 상관 함수(autocorrelation function)를 이용하여, 상기 분석 대상 펄스가 포함하는 적어도 하나의 펄스에 대한 적어도 하나의 PRI 값을 추정하는 단계, 상기 검출된 TOA 정보에 근거하여, 기 설정된 시간 단위 내에서, 펄스 도착 시간 차분(Time Difference of Arrival, TDOA) 정보를 산출하는 단계, 상기 산출된 TDOA 정보와 상기 추정된 적어도 하나의 PRI 값을 비교하여, 각각의 추정된 PRI 값에 따라 상기 산출된 TDOA 정보를 분류하는 단계 및 상기 분류된 TDOA 정보에 근거하여, 상기 고정 PRI 및 상기 스태거 PRI와 관련된 정보를 검출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 TOA 정보는 K개의 항목을 포함하는 숫자열로 표현되고, 상기 TDOA 정보를 산출하는 단계는, 변수 n, m에 대하여, 상기 TOA 정보의 n 번째 항목과 n+m 번째 항목의 차이를 산출하고, 상기 변수 n 및 m은 양의 정수인 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 변수 n 및 m의 범위를 설정받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 TDOA 정보는 n x m개의 숫자 항목을 포함하는 행렬로 표현되고, 상기 산출된 TDOA 정보를 분류하는 단계는, 상기 추정된 적어도 하나의 PRI 값 중 각각에 할당되는 상기 행렬의 인덱스 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 인덱스 정보를 결정하는 단계는, 상기 행렬에 포함된 상기 n x m 개의 숫자 항목 중 일 항목과 상기 추정된 적어도 하나의 PRI 값 중 일 PRI 값의 차이를 계산하고, 상기 계산 결과가, 기 설정된 임계 값 이하인 경우, 상기 일 항목에 대응하는 상기 행렬의 인덱스 정보를 상기 일 PRI 값에 할당하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 결정된 인덱스 정보에 근거하여, 상기 각각의 추정된 PRI 값에 대응되는 TOA 정보를 재구성하는 단계; 상기 재구성된 TOA 정보에 근거하여, 상기 각각의 추정된 PRI 값에 대응되는 히스토그램을 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 재구성된 TOA 정보는 숫자열로 표현되고, 상기 히스토그램을 출력하는 단계는, 상기 숫자열에 포함된 숫자항목 중 인접한 숫자 항목 상호간의 차이를 이용하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 PRI 값을 추정하는 단계는, 상기 자기 상관 함수와 함께, 지수 인자를 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 고정 PRI와 스태거 PRI가 혼재된 신호를 식별하고, 상기 혼재된 신호를 방출하는 레이더 신호원의 특성을 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 다양한 신호원이 혼재된 환경에서 분석 대상 펄스에 대한 보다 정확한 펄스 분석이 가능하다.
도 1a는 본 발명에서 제안되는 레이더 신호 분석 방법을 수행하는 시스템을 나타내는 개념도.
도 1b는 본 발명에서 제안되는 레이더 신호 분석 방법을 나타내는 흐름도.
도 2는 고정 PRI를 갖는 펄스와 스태거 PRI를 갖는 펄스가 혼재된 분석 대상 펄스를 나타내는 개념도.
도 3은 분석 대상 펄스의 펄스 도착 시간(Time of Arrival, TOA) 정보를 이용하여, 펄스 도착 시간 차분(Time Difference of Arrival, TDOA) 정보를 산출하는 방법을 나타내는 개념도.
도 4는 도 3에 도시된 방법을 통해 산출된 TDOA 정보를 포함하는 행렬을 나타내는 개념도.
도 5는 분석 대상 펄스로부터 추정된 PRI 별, TDOA 및 TOA 정보를 분류하는 방법을 나타내는 개념도.
도 6 내지 도 8은 본 발명에서 제안되는 레이더 신호 분석 방법을 이용한 경우, 출력되는 히스토그램.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 하지만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통해 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1a는 본 발명에서 제안되는 레이더 신호 분석 방법을 수행하는 시스템을 나타내는 개념도이고, 도 1b는 상기 레이더 신호 분석 방법을 나타내는 개념도이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명에서 제안되는 레이더 신호 분석 방법을 수행하는 시스템은 신호수신부(101), 제어부(102), 메모리부(103), 입력부(104) 및 출력부(105) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
신호수신부(101)는 레이더 신호를 수신할 수 있다. 여기에서 상기 레이더 신호는 고정 펄스 반복 주기(Constant Pulse Repitition Interval, Contant PRI)를 갖는 펄스 및 스태거 PRI를 갖는 펄스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 이하에서 상기 레이더 신호는 "분석 대상 펄스"로 정의될 수 있다.
제어부(102)는 수신된 레이더 신호, 즉 분석 대상 펄스를 처리하도록 이루어진다. 신호의 처리는 여러 형태가 가능하며, 일 예로서 제어부(102)는 수신 및 측정된 데이터로부터 각 레이더 신호원을 분리하여 각 신호원에 대한 펄스열을 추출하도록 이루어질 수 있다. 또한, 최종 분석된 결과와 내장하고 있는 식별정보와 비교하여 각 신호원을 식별할 수 있다.
또 다른 예로서, 제어부(102)는 레이더 신호로부터 시간순으로 정렬되는 펄스 도착 시간(TOA, Time of Arrival) 시퀀스 정보를 검출할 수 있다. 또한, 제어부(102)는 상기 TOA 정보로부터 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI) 시퀀스 정보를 추정할 수 있다. 또한, 제어부(102)는 상기 TOA 정보로부터 펄스 도착시간 (Pulse Difference of Arrival, TDOA) 시퀀스 정보를 산출할 수 있다.
아울러, 제어부(102)는 상기 TOA, PRI, TDOA 정보를 메모리부(102)에 저장할 수 있다.
입력부(105)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부를 포함할 수 있다. 입력부(105)는 사용자로부터 레이더 신호 분석과 관련된 정보를 입력받을 수 있다.
출력부(104)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부, 음향 출력부, 광 출력부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 레이더 신호 분석 시스템과 상기 시스템의 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부로써 기능함과 동시에, 상기 시스템과 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
이하의 도 1b에서는 상기 제어부(102)에서 수행되는 레이더 신호 분석 방법에 대해 상세히 살펴본다.
도 1을 참조하면, 제어부(102)는 신호수신부(101)에서 수신된 분석 대상 펄스에 대한 펄스 도착 시간(TOA) 정보를 검출할 수 있다(S110). 보다 구체적으로, 제어부(102)는 고정 PRI를 갖는 펄스와 스태거 PRI를 갖는 펄스를 포함하는 분석 대상 펄스에 대하여, TOA 정보를 검출할 수 있다.
예를 들어, 분석 대상 펄스는 고정 PRI를 갖는 제1 및 제2 펄스와 스태거 PRI를 갖는 제3 펄스를 포함할 수 있다(도 2 참조). 이 경우, 제3 펄스는 복수의 구성 요소 PRI(element PRI)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 TOA 정보는, 예를 들어, (t0, t1, t2, …, tN -1) 와 같이, 적어도 하나의 수치를 포함하는 숫자열 형태로 정의될 수 있으며, 이 경우, ti는 수신된 분석 대상 펄스의 i번째 펄스 도착 시간을 나타낼 수 있다.
다음으로, 제어부(102)는 상기 검출된 TOA 정보에 근거하여, 상기 분석 대상 펄스를 나타내는 임펄스의 집합을 결정할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 숫자열로 정의된 TOA 정보에 근거하여, 제어부(102)는 다음과 같이 임펄스의 합 g(t)를 결정할 수 있다.
Figure 112014111138914-pat00001
다음으로, 제어부(102)는 상기 임펄스의 집합에 대한 자기 상관함수(autocorrelation function)를 이용하여, 상기 분석 대상 펄스가 포함하는 적어도 하나의 펄스에 대한 적어도 하나의 PRI 값을 추정할 수 있다(S120).
보다 구체적으로는, 제어부(102)는 상기 수학식 1에 나타나는 입펄스의 합에 대한 자기 상관함수를 다음과 같이 결정할 수 있다.
Figure 112014111138914-pat00002
또한, 제어부(102)는 상기 수학식 1 및 2를 이용하여, 상기 수학식 2에서 시간 차이를 의미하는 τ와, TOA 간 차이(TDOA)가 일치하는 경우(식 τ=tn-tm 가 만족되는 경우)에 대해 다음과 같은 식을 구할 수 있다.
Figure 112014111138914-pat00003
이로써, 제어부(102)는 상기 수학식 1 내지 3을 이용하여, 상기 수신된 분석 대상 펄스의 PRI 값을 추정할 수 있다. 다만, 상기 수학식 3을 이용하는 경우, τ값이 실제 PRI 값의 배수에 해당되는 경우에도, PRI 값으로 추정되는 문제가 발생한다. 따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 제어부(102)는 다음과 같은 식을 이용하여, 수신된 분석 대상 펄스의 PRI 값을 추정할 수 있다.
Figure 112014111138914-pat00004
따라서, 제어부(102)는 상기 수학식 4에 근거하여 D(τ)의 값이 가장 큰 때의 τ값을, PRI 값으로 추정할 수 있다. 즉, D(τ) 의 히스토그램에서 첨두치가 출력되는 τ값이 분석 대상 펄스의 PRI 값으로 추정된다.
또한, 제어부(102)는 검출된 TOA 정보에 근거하여, 펄스 도착 시간 차분(TDOA) 정보를 산출할 수 있다(S130).
보다 구체적으로, 검출된 TOA 정보는 적어도 하나의 수치를 포함하는 숫자열로 표현될 수 있으며, 제어부(102)는 변수 n, m에 대하여, 상기 TOA 정보의 n 번째 항목과 n+m 번째 항목의 차이를 산출할 수 있다. 이 경우, 상기 변수 n 및 m 은 상기 숫자열에 포함된 수치 항목의 개수 N 이하의 양의 정수일 수 있다.
아울러, 제어부(102)는 상기 추정된 PRI 값에 따라, 산출된 TDOA 정보를 분류할 수 있다(S140).
보다 구체적으로, 상기 산출된 TDOA 정보는 적어도 하나의 수치 항목을 포함하는 행렬로 표현될 수 있다. 이 경우, 제어부(102)는 PRI를 추정하는 단계(S120)에서 추정된 적어도 하나의 PRI 값 중 각각에 할당되는 상기 행렬의 인덱스 정보를 결정할 수 있다.
또한, 제어부(102)는 상기 인덱스 정보를 결정함에 있어서, 상기 행렬에 포함된 적어도 하나의 수치 항목 중 일 항목과, 상기 추정된 적어도 하나의 PRI 값 중 일 PRI 값의 차이를 계산할 수 있다. 아울러, 상기 계산 결과가, 기 설정된 임계 값 이하인 경우, 제어부(102)는 상기 일 항목에 대응하는 상기 행렬의 인덱스 정보를 상기 일 PRI 값에 할당할 수 있다.
또한, 제어부(102)는 상기 분류된 TDOA 정보에 근거하여, 고정 PRI 및 스태거 PRI와 관련된 정보를 검출할 수 있다(S150).
보다 구체적으로, 제어부(102)는 추정된 적어도 하나의 PRI 값에 대하여, 각각 할당된 인덱스 정보에 근거하여, 상기 각각의 추정된 적어도 하나의 PRI 값에 대응되는 TOA 정보를 재구성할 수 있다.
또한, 제어부(102)는 상기 재구성된 TOA 정보에 근거하여, 상기 각각의 추정된 적어도 하나의 PRI 값에 대응되는 히스토그램을 출력부(104)에 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 재구성된 TOA 정보를 적어도 하나의 수치 항목을 포함하는 숫자열로 표현될 수 있다. 또한, 상기 히스토그램은 상기 숫자열에 포함된 수치항목 중 인접한 수치항목 상호 간의 차이에 근거하여 출력될 수 있다.
도 2는 고정 PRI를 갖는 펄스와 스태거 PRI를 갖는 펄스가 혼재된 분석 대상 펄스를 나타내는 개념도이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 펄스 1(210) 및 펄스 2(220)는 고정 PRI를 갖는 펄스이다. 고정 PRI를 갖는 펄스는 일정 간격으로 발생하는 임펄스의 집합일 수 있다. 즉, 펄스 1은 제1 PRI 값(PRI1)을 갖고, 펄스 2는 제2 PRI 값(PRI2)를 가질 수 있다.
한편, 펄스 3(230)은 스태거 PRI를 갖는 펄스이다. 스태거 PRI를 갖는 펄스는 복수의 "구성요소 PRI(element PRI)"를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같이, 펄스 3(230)은 3 개의 구성요소 PRI인 T1, T2 및 T3를 갖고, 상기 T1 내지 T3의 간격으로 발생하는 임펄스의 집합일 수 있다. 또한, 한 주기의 구성요소 PRI가 반복되는 펄스 간격은 "프레임 PRI(frame PRI)"로 정의될 수 있다. 즉, 도 2를 참조하면, 펄스 3(230)의 프레임 PRI 값은 상기 T1 내지 T3의 합과 대응될 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안되는 레이더 신호 분석 방법은, 상기 펄스 1 내지 펄스 3이 혼재된 분석 대상 펄스(240)에 적용될 수 있다. 본 발명에 의하면, 고정 PRI와 스태거 PRI가 혼재된 신호를 식별하고, 상기 혼재된 신호를 방출하는 레이더 신호원의 특성을 파악할 수 있다.
이와 같이, 도 2에 도시된 펄스 1 내지 3을 포함하는 분석 대상 펄스에 대해, 제어부(102)는 펄스 도착 시간(TOA) 정보를 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 TOA 정보는 도 2에 도시된 분석 대상 펄스(240)에 있어서, 임펄스가 발생된 시간 정보의 집합일 수 있다. 따라서, 제어부(102)는 적어도 하나의 수치 항목을 포함하는 숫자열로 나타나는 TOA 정보를 검출할 수 있다.
아울러, 상기 제어부(102)는 위에 설명된 바와 같이, 수학식 1 내지 4를 이용하여, 분석 대상 펄스에 대한 PRI 값을 추정할 수 있다.
일반적으로, 위에서 설명된 수학식 1 내지 4를 이용한 PRI 값을 추정하는 방법은 "PRI 변환(PRI transform)"으로 정의될 수 있다.
보다 구체적으로는, 제어부(102)가 분석 대상 펄스(240)에 대해, PRI 변환을 수행하는 경우, 제어부(102)는 분석 대상 펄스(240)에 대해, PRI 변환을 통하여, 적어도 하나의 PRI 값을 추정할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 분석 대상 펄스(240)에 대해 PRI 변환이 수행되는 경우, PRI1, PRI2, Frame PRI(T1+T2+T3) 이 PRI 값으로 추정될 수 있다.
위와 같이, PRI 변환을 통해 추정된 적어도 하나의 PRI 값은, 복수의 PRI 값을 포함하는 스태거 PRI를 갖는 펄스 3(230)에 대하여, 상기 복수의 PRI 값을 모두 나타낼 수 없다. 따라서, 이하에서 설명될 펄스 도착 시간 차분(Time Difference of Arrival) 정보를 산출하는 방법을 통해, 스태거 PRI 가 혼재된 분석 대상 펄스에 대해 보다 정확한 PRI 분석 방법을 제시한다.
도 3 및 도 4는 분석 대상 펄스의 펄스 도착 시간(Time of Arrival, TOA) 정보를 이용하여, 펄스 도착 시간 차분(Time Difference of Arrival, TDOA) 정보를 산출하는 방법을 나타내는 개념도이다. 도 3에서 TDOA를 산출하는데 이용하는 전체 TOA 정보의 개수를 N이라고 가정하였을 때, TDOA를 계산하는데 필요한 TOA 숫자열의 크기를 k=N/2와 같이 정의할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(102)는 복수의 수치 항목을 포함하는 숫자열(310)로 표현되는 TOA 정보에 대해, 변수 n, m에 대하여, 상기 TOA 정보의 n 번째 항목과 n+m 번째 항목의 차이를 산출하여, TDOA 정보를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 변수 n 및 m은 양의 정수인 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 도 3에 도시된 것과 같이, 제어부(102)는 TOA 정보(310)를 나타내는 숫자열(310)과 인덱스 1 차이가 존재하는 숫자열(320)의 차이를 산출하고, 다음으로, 제어부(102)는 상기 숫자열(310)과 인덱스 2 차이가 존재하는 숫자열의 차이를 산출할 수 있다.
위와 같은 방법으로 제어부(102)가 산출한 TDOA 정보는, 도 4에 도시된 것과 같이, k*k 행렬로 표현될 수 있다.
다음으로, 도 5는 분석 대상 펄스로부터 추정된 PRI 별, TDOA 및 TOA 정보를 분류하는 방법을 나타내는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(102)는, 상기 산출된 TDOA 정보를 분류할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(102)는 상기 PRI 변환을 통해 추정된 적어도 하나의 PRI 값 중 각각에 할당되는 상기 행렬의 인덱스 정보를 결정할 수 있다.
즉, 제어부(102)는 도 4에 도시된 TDOA 정보를 나타내는 행렬에 포함된 상기 k x k 개의 숫자 항목 중 일 항목과 상기 추정된 적어도 하나의 PRI 값 중 일 PRI 값의 차이를 계산하고, 상기 계산 결과가, 기 설정된 임계값 이하인 경우, 상기 일 항목에 대응하는 상기 행렬의 인덱스 정보를 상기 일 PRI 값에 할당할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(102)는 TDOA 정보와 추정된 PRI의 차를 계산하고 계산된 결과의 크기가 임의로 설정한 임계값 (threshold)보다 작은 값을 가지는지 확인할 수 있다. 제어부(102)는 상기 계산된 결과가 임계값보다 작을 경우, TDOA는 추정된 PRI와 동일하거나 유사하다고 추정할 수 있다.
이로써, 제어부(102)는 추정된 각각의 PRI 값에 대해, 상기 TDOA 정보를 나타내는 행렬의 항목 중 상기 계산된 결과가 임계값 이하인 항목(520)과 상기 항목에 대한 인덱스(530)를 결정하여, 상기 TDOA 정보를 분류할 수 있다.
이는 계산된 TDOA에 PRI 정보를 포함하고 있는 값과 정보를 포함하지 못한 값이 혼재되어 있기 때문에 필요한 정보를 선별하는 과정으로서 수행되어야 한다.
또한, 제어부(102)는 추정된 PRI 별로 분류된 TDOA의 인덱스(530)를 이용하여 해당 PRI를 구성하고 있는 TOA를 산출 할 수 있다.
도 4와 같이 TDOA를 저장하였을 경우, [m, n] 성분의 TDOA는 m+n 번째 TOA와 n번째 TOA로 계산되었음을 알 수 있다. 이는 제어부(102)가 상기 추정된 PRI 별로 할당된 TDOA의 인덱스(530)를 이용하여, 히스토그램에 이용될 TOA 정보(540)를 분석할 수 있음을 의미한다.
또한, 제어부(102)는 상기 분석된 TOA 정보(540)를 시간 순서에 따라 정렬하고 인접한 TOA 간의 TDOA만을 재계산하여 히스토그램 그래프와 관련된 정보(550)를 산출 할 수 있다.
인접한 TOA 간의 TDOA 재계산만을 이용하여 PRI 구별이 가능한 이유는 도 2에서 제시한 환경과 연관이 있다. TOA가 혼재되어 있는 환경일 경우, 인접한 TOA가 일정한 PRI 간격으로 배치되지 않는다. 하지만 TOA가 분류된 환경일 경우, 인접한 TOA가 일정한 PRI 간격으로 배치된다. 따라서 PRI 열로 분류된 TOA 중, 인접한 TOA들 간의 TDOA 히스토그램으로 PRI를 구별할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 위와 같은 방법으로, 도 2에 도시된 분석 대상 펄스의 PRI 정보를 분석한 경우, 출력되는 히스토그램이다.
도 6 및 도 7은 도 2에 도시된 고정 PRI를 갖는 펄스 1 및 2에 대한 히스토그램이다.
본 발명의 성능을 평가하기 위해 설정한 환경은 다음과 같다. 서로 다른 PRI를 이용하는 레이더가 총 3개 존재하며 2개의 레이더는 0.633과 1.147의 고정 PRI로 운용된다. 나머지 1개의 레이더는 구성요소 PRI가 0.88, 0.74, 0.38이며 프레임 주기가 2인 스태거 PRI로 운용되도록 설정하였다.
PRI 변환으로 얻은 결과는 고정 PRI에 해당하는 2개의 첨두치와 스태거 PRI의 프레임에 해당하는 1개의 첨두치를 동시에 출력하기 때문에 고정 PRI와 스태거 PRI의 차이를 나타낼 수 없다.
하지만 본 발명에서 제안되는 레이더 신호 분석 방법에 따라, 도 6 내지 도 8을 참고하면, 제어부(102)는 각각의 PRI에 따른 히스토그램이 개별적으로 출력될 수 있다.
즉, 제어부(102)가 출력하는 고정 PRI에 해당하는 히스토그램은 각각 0.633과 1.147 인근에 단일 첨두치를 나타낼 수 있다.
또한, 제어부(102)가 출력하는 스태거 PRI에 해당하는 히스토그램은 구성요소 PRI 위치인 0.88, 0.74, 0.38에 첨두치를 나타낼 수 있다. 이 결과를 바탕으로 히스토그램 상에 나타난 첨두치의 개수에 따라 레이더 신호의 특징을 식별할 수 있다.
따라서 본 발명에서 제안되는 레이더 신호 분석 방법을 따르는 경우, PRI 변환이 구별할 수 없었던 고정 PRI와 스태거 PRI를, 히스토그램 상에 출력된 첨두치를 이용하여 구별할 수 있다. 또한, 본 발명의 제어부는 스태거 PRI를 갖는 펄스에 대해, 프레임을 구성하고 있는 구성 요소 PRI를 추정할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 레이더 신호 분석 방법은 상기 개시된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (8)

  1. 고정 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval, PRI)를 갖는 펄스와 스태거(Stagger) PRI를 갖는 펄스를 포함하는 분석 대상 펄스에 대하여, 펄스 도착 시간(Time of Arrival, TOA) 정보를 검출하는 단계;
    상기 검출된 TOA 정보에 근거하여, 상기 분석 대상 펄스를 나타내는 임펄스의 집합을 결정하는 단계;
    상기 임펄스의 집합에 대한 자기 상관 함수(autocorrelation function)를 이용하여, 상기 분석 대상 펄스가 포함하는 적어도 하나의 펄스에 대한 적어도 하나의 PRI 값을 추정하는 단계;
    상기 검출된 TOA 정보에 근거하여, 기 설정된 시간 단위 내에서, 펄스 도착 시간 차분(Time Difference of Arrival, TDOA) 정보를 산출하는 단계;
    상기 산출된 TDOA 정보와 상기 추정된 적어도 하나의 PRI 값을 비교하여, 각각의 추정된 PRI 값에 따라 상기 산출된 TDOA 정보를 분류하는 단계; 및
    상기 분류된 TDOA 정보에 근거하여, 상기 고정 PRI 및 상기 스태거 PRI와 관련된 정보를 검출하는 단계; 를 포함하고,
    상기 TOA 정보는 K개의 숫자 항목을 포함하는 숫자열로 표현되고,
    상기 TDOA 정보를 산출하는 단계는,
    변수 n, m에 대하여, 상기 TOA 정보의 n 번째 항목과 n+m 번째 항목의 차이를 산출하고,
    상기 변수 n 및 m은 양의 정수이고,
    상기 TDOA 정보는 n x m개의 숫자 항목을 포함하는 행렬로 표현되고,
    상기 산출된 TDOA 정보를 분류하는 단계는,
    상기 추정된 적어도 하나의 PRI 값 중 각각에 할당되는 상기 행렬의 인덱스 정보를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 인덱스 정보를 결정하는 단계는,
    상기 행렬에 포함된 상기 n x m 개의 숫자 항목 중 일 항목과 상기 추정된 적어도 하나의 PRI 값 중 일 PRI 값의 차이를 계산하고,
    상기 계산 결과가, 기 설정된 임계 값 이하인 경우, 상기 일 항목에 대응하는 상기 행렬의 인덱스 정보를 상기 일 PRI 값에 할당하는 레이더 신호 분석 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변수 n 및 m의 범위를 설정받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 분석 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 인덱스 정보에 근거하여, 상기 각각의 추정된 PRI 값에 대응되는 TOA 정보를 재구성하는 단계;
    상기 재구성된 TOA 정보에 근거하여, 상기 각각의 추정된 PRI 값에 대응되는 히스토그램을 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 분석 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 재구성된 TOA 정보는 숫자열로 표현되고,
    상기 히스토그램을 출력하는 단계는,
    상기 숫자열에 포함된 숫자항목 중 인접한 숫자 항목 상호 간의 차이를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 분석 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 PRI 값을 추정하는 단계는,
    상기 자기 상관 함수와 함께, 지수 인자를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 분석 방법.
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