KR101632471B1 - 복수의 물체들의 연속적 추적을 위한 레이더 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 이동 물체들을 검출하고 추적하기 위한 비-스캐닝 레이더에 관한 것이다. 전송 안테나는 전체 감시 볼륨을 연속적으로 조사하는데(illuminate), 이것은 무지향성(반구형)일 수 있다. 각각이 감시 볼륨의 일부를 커버하는 복수의 수신 안테나가 사용된다. 수신기들은 거리 및 도플러에서 분해(resolve)된 물체의 간섭 측정을 통해 입사 각도를 측정하기 위해 조합해서 사용된다. 스캔하는 임의의 레이더에 비하여 감소된 안테나 이득을 보상하기 위해 매우 긴 처리 시간이 사용된다. 감시 볼륨을 연속적으로 조사함으로써, 동시에 추적될 수 있는 물체의 수에 엄격한 제한이 없다. 이 기술의 주요한 응용 분야는, 총알, 대포 발사체, 박격포 포탄 및 로켓과 같은 물체의 검출 및 추적, 그리고 그것들을 발사한 무기의 위치를 결정하는 것이다. 많은 다른 응용도 또한 설명되어 있다.

Description

복수의 물체들의 연속적 추적을 위한 레이더 시스템{RADAR SYSTEM FOR CONTINUOUS TRACKING OF MULTIPLE OBJECTS}

본 발명은 적대적 무기(hostile weaponry)에 의해 발사된 물체를 검출 및 추적하고, 무기의 위치를 결정하는데 적용되는 레이더의 분야에 관한 것이다. 또한, 일반적으로 이동 물체(moving objects)의 검출 및 추적에 관한 것이다.

본 발명의 레이더 시스템은 미국 특허 제7,626,536호에 개시된 일반적인 형태이고, 그 개시가 여기서 참고로서 통합된다. 이러한 기존 특허의 기반은 관심있는 감시 영역(surveillance sector)을 연속적으로 조사하는 비-스캐닝 안테나 빔(non-scanning antenna beam)의 이용이다. 이러한 특징은 스캐닝 안테나 빔을 채택하는 레이더와 관련된 상당한 비용을 제거하고, 이는 또한 기존의 것들을 추적하면서 동시에 새로운 타겟을 검색하기 위한 능력을 포함하는, 매우 많은 부가적인 이점을 제공한다. 증가하는 수의 타겟에 대한 추적이 검색에서 소요되는 시간에 영향을 미치지 않기 때문에, 이들 기능에서 소요되는 시간의 할당에 있어서의 임의의 충돌이 더 이상 존재하지 않는다. 아무리 많은 타겟이 추적되고 있어도, 레이더는 여전히 새로운 타겟을 검색하는 것에 모든 자원을 투여할 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 복수의 물체들을 연속적으로 추적하기 위한 레이더 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 청구항에 기재된 복수의 물체들을 연속적으로 추적하기 위한 레이더 시스템을 제공한다.

도 1은 4-측면 피라미드의 바림직한 실시예의 도면이다.
도 2는 상부가 잘려진 원뿔에 대한 대안적 실시예의 도면이다.
도 3은 전송 안테나(transmit antenna)(이중-원뿔 혼(bi-conical horn))의 도면이다.

상기 참조된 특허와 마찬가지로, 본 발명은 일반적으로 거리에서의 분해능을 달성하기 위한 펄스 압축(pulse compression for achieving resolution in range), 도플러에서의 분해능을 달성하기 위한 코히어런트 처리(coherent processing for achieving resolution in Doppler), 2-차원 이미징을 위한 양자의 조합(combination of both for two-dimensional imaging), 배경 잡음 동요를 스므스하게 하기 위한 비코히어런트 처리(noncoherent processing for smoothing of background noise fluctuations), 검출 임계값의 조절을 위한 클러터 맵핑(clutter mapping for regulation of the detection threshold), 각도를 측정하기 위한 간섭법(interferometry for measuring angle), 및 통상의 타겟 추적 기술을 포함하는, 통상적인 레이더 기술을 효과적으로 이용한다.

와이드 안테나 빔(wide antenna beam)은 스캔하는 내로우(narrow) 안테나 빔 보다 적은 이득을 갖고, 동일한 검출 성능을 유지하기 위해 검출 프로세스를 위한 에너지를 증가시키는 것이 필요하다. 전송 전력(transmit power) 또는 처리 구간(processing interval)이 증가될 필요가 있거나, 이 둘의 몇몇 조합이 필요로 된다. 소정 적용에 이용될 수 있는 전송 전력에 대해 실제적인 제한이 있고, 따라서 처리 구간을 증가시키는 것에 중점이 두어져야 한다. 이는 통상적 감시 레이더에서 일반적으로 발견되지 않았던 문제, 즉 분해능 처리의 유효성(effectiveness)을 감소시키는, 거리(range) 및 도플러 분해능 셀(Doppler resolution cells)을 통한 타겟 반사신호의 이동을 발생시킨다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 발명은, SAR(synthetic aperture radar) 및 역(inverse) SAR과 같은, 레이더의 다른 브랜치(branches)에서 통상적인 타겟 움직임(target motion)을 보상하기 위한 기술을 이용한다.

상기 참조된 특허에서는 관심있는 전체 감시 영역을 조사하는 전송 안테나와, 동일한 영역을 커버하는 수신 안테나의 세트를 이용하는 것에 중점을 두었다. 간섭법을 매개로 정확하게 각도를 측정하는 능력을 제공하기 위해서 복수의 수신 안테나들이 필요하다. 이 기술은 주로 단거리 동작(short-range operation)을 목표로 하였고, 비록 모두가 방위각 차원(azimuth dimension)에서 무지향성(360°) 적용 범위를 제공하기 위한 것이었을지라도, 전송 및 수신 안테나 사이에서 상호 커플링의 잠재적 문제에 직면하였다. 본 발명은 개별 수신 안테나의 적용 범위를 제한하는 것에 의해 이러한 잠재적 문제를 회피한다. 바림직한 실시예는 평면의 표면 상에서 5개의 지향성 수신 안테나(directive receive antennas)를 이용하여, 모든 5개의 안테나가 90°의 동일한 방위각 영역을 커버한다. 이러한 구성은 방위각의 더 넓은 영역을 커버하도록 반복되고, 따라서 예컨대 5개의 수신 안테나의 4개의 세트는 방위각에서 무지향성 적용 범위를 제공할 수 있다. 이 바람직한 실시예는 도 1에서 4개-측면이 잘려진 피라미드(four-sided truncated pyramid)에 대해 도시되지만, 4개의 측면 프리즘(four-sided prism)도 이용될 수 있을 것이다. 피라미드 상부에 도시된 전송 안테나는 관심있는 전체 감시 볼륨을 조사한다. 상기 참조된 특허에서와 같이, 전송을 위한 별도의 안테나의 이용은 연속적인 파형이 이용될 수 있도록 하고, 또한 펄스화된 파형이 이용될 때 각 수신 안테나에서 듀플렉서(duplexers)에 대한 필요를 배제한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 간섭 측정(interferometric measurements)을 용이하게 하기 위해, 하나의 안테나가 공통되고, 피라미드의 각 표면 상의 5개의 안테나가 배열되어, 그들 중 3개는 수평 기준선(horizontal baseline)을 정의하고, 3개는 수직 기준선(vertical baseline)을 정의한다. 안테나의 상이한 이격들은 간섭계(interferometer)에 내재하는 각도 불명확성(angle ambiguities)이 해결되어질 수 있도록 한다. 피라미드의 각 표면 상의 5개의 안테나는 2개의 차원에서 신뢰할 수 있는 각도 측정에 대해 필요로 되지만, 고도 각(elevation angle)이 관심에 있지 않았다면, 수평 차원의 3개만이 필요로 된다. 동일한 일반적인 원리가 적용됨에 따라, 구조는 2개 또는 3개의 표면으로 감소될 수 있고, 또는 5개 이상으로 증가될 수 있다. 더 많은 표면을 갖는 구조는 더 많은 지향성 수신 안테나 패턴을 채택할 수 있는데, 더 많은 수신기 및 더 많은 처리 복잡성을 대가로 더 높은 이득을 가진다. 표면의 수와 관계없이, 각 표면에서의 처리는 다른 것과는 독립적이다. 개념의 기본 특성을 변경시키지 않으면서 표면이 수직일 수도 있다는 점에 주목해야 한다. 에너지(연료)를 절약하기 위해, 몇몇이 이용되지 않는다면, 전송 안테나는 더 적은 영역을 선택적으로 조사하도록 설계될 수 있다는 점에 주목해야 한다.

구조의 각 표면 상의 5개의 수신 안테나가 방위각 및 고도 차원 양쪽의 적용 범위를 제공하는 본 발명의 바람직한 실시예이지만, 감소된 성능을 구비함에도 불구하고, 표면 당 겨우 4개의 수신 안테나를 이용하는 것이 가능할 뿐만 아니라 성능에서 개선을 제공하기 위해 표면 당 5개보다 많은 수신 안테나를 이용하는 것이 가능하다.

피라미드 구조 또는 프리즘이 본 발명의 바람직한 실시예이지만, 안테나는, 방위각에서 무지향성 적용 범위를 제공하도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 또는 상부가 잘려진 원뿔(truncated cone) 둘레에 배열될 수 있다. 전송 안테나(도 2에는 도시되지 않았음)는 관심있는 전체 감시 영역을 조사하도록 구조의 상부에 있게 된다. 이러한 대안적 구성에 있어서, 수신 안테나는 방위각 및 고도 각(elevation angle) 양쪽을 측정하기 위해 구조의 표면 상의 양 차원에 분포될 필요가 있고, 한편 고도 각에 관심이 없다면, 수신 안테나의 오직 하나의 행(row)만이 필요로 된다. 어느 경우나, 모든 안테나의 고도 패턴은 관심있는 고도 영역에 대해 매치된다. 인접하는 수신 안테나의 방위각 패턴은 방위각을 측정하기 위해 충분하게 오버랩 되어야만 하고, 안테나가 구조의 둘레에 동등하게 이격되어 있으면, 이때 간섭계의 측정 불명확성은 각 안테나에서의 진폭 정보를 이용해서 해결될 수 있다.

상기한 바와 같이, 안테나 빔이 넓을 때, 안테나의 감소된 이득에 대해 보상하기 위해, 처리 구간은 감시 레이더에서 정상적으로 이용되어지는 것 보다 훨씬 더 길게 되어야 할 것이다. 이러한 장기간 처리(long-term processing)는, 분해능 처리의 유효성을 감소시키는, 거리 및 도플러 분해능 셀을 통한 타겟 반사신호의 이동을 초래할 수 있다. 이러한 문제를 해결하는 것은 상당한 컴퓨터 리소스를 요구하지만, 구성과 관계없이, 획득을 위한 처리는 모든 수신 안테나에서 동일하며, 이것은 소프트웨어 개발을 단순화시킨다. 현대의 컴퓨터 기술은 이러한 모든 것을 실현가능하게 한다.

개념의 구현

본 발명은, 본 발명에서와 같은 조합은 아니라도, 레이더 커뮤니티에서 통상적으로 이용되는 신호 처리 기술을 채택한다. 거리 게이팅(range gating)은, 전형적으로 펄스 압축(pulse compression)의 이용을 통한, 거리 분해능 셀(range resolution cells)의 형태이고, 여기서 거리 분해능 셀은 펄스의 거리 정도 보다 더 작다. 거리 분해능은 c/2B로 명목상 정의되고, 여기서 c는 빛의 속도이고, B는 압축 처리에서 이용된 대역폭이다. 곱 TB는, 여기서 T는 펄스의 길이임, 상당히 클 수 있다. 또한 전송은, 갭 없이 반복되는, 전형적으로 선형-FM 파형에 따라, 연속일 수 있다. 이 경우에 있어서, 거리 게이팅(range gating)의 프로세스는 펄스와는 다르지만, 최종 결과는 동일하다. 진정한 펄스가 아님에도 불구하고, 연속적 파형의 반복된 부분에 대해서는 용어 "펄스(pulse)"를 이용하는 것이 편리하다.

펄스 압축, 또는 연속적 파형에 따른 등가 프로세스 후, 다음 단계는 도플러에서의 분해능을 달성하기 위해 펄스의 시퀀스의 코히어런트 처리이다. 이러한 구간의 길이는 일반적으로 CPI(coherent processing interval)로 불리워진다. 코히어런트 처리는 기본적으로 도플러 필터의 뱅크(bank)의 형태이고, 일반적으로 소위 FFT(fast Fourier transform)로 구현된다. 각 펄스를 위한 거리-게이팅된 샘플(range-gated samples)이 매트릭스의 열(column)을 형성한다면, Doppler 또는 FFT 처리는 행에서 구현되게 된다. 도플러에서의 명목 분해능은 CPI에 반비례한다. 본 발명뿐만 아니라 상기 언급된 발명은 와이드-빔 안테나(wide-beam antennas)의 감소된 이득을 극복하기 위해 긴 CPI의 이용에 의존한다. 결과는, 도플러 분해능 셀의 폭이 좁다는 것인데, 몇몇 타겟으로부터의 반사신호가 여러 도플러 분해능 셀을 가로질러 이동한다는 점에서 무척 좁다는 것이다. 거리 차원(range dimension)에서의 이동에 따른 문제는 유사하지만 통상적으로 덜 심각하다. 본 명세서에서 용어 "장기간 처리(long-term processing)"는 통상적인 이용보다 더 긴 CPI를 가리키는데 이용되고, 여기서 거리 및 도플러 이동 효과(range and Doppler migration effects)에 대해서는 거의 관심이 없다. 스캔하는 소정 레이더에서 이용된 처리 구간은 수 밀리초(a few milliseconds)를 초과할 가능성이 없고, 반면 본 발명에서의 처리 구간은 전형적으로 10 내지 100배 더 클 수 있다.

지금까지, 처리가 코히어런트(coherent)한데, 이는 모든 샘플이 복소수(complex numbers)에 의해 표현됨을 의미한다. 수학자를 위해, 복소수의 성분은 실수 및 허수이지만, 레이더 커뮤니티에서는 그들이 종종 동위상(in-phase) 및 쿼드러쳐 성분(quadrature components)으로 언급된다. 펄스 압축 및 도플러 필터링 후, 샘플은 검출된 포락선(envelope)이고, 이는 복소수의, 크기(magnitude), 또는 크기의 제곱을 취하는 수학 연산(mathematical operation)을 가리키는데 이용되는 통상적인 용어이다. 이러한 프로세스에 있어서, 각 복소수와 관련된 위상이 소실된다.

별도의 수신기(separate receiver)가 각 안테나에서 필요하다는 점에 주목해야 한다. 검출 성능을 개선하기 위해, 동일한 감시 볼륨을 커버하는 수신기의 포락선-검출 출력(envelope-detected outputs)은 비코히어런트하게 결합된다(합해진다). 잡음이 각 수신기 채널에서 독립적이므로, 수신기 출력을 합하는 것은 잡음 요동을 스므스하게 하고, 이는 더 낮은 검출 임계값이 증가된 시스템 민감도에 대해 이용될 수 있도록 한다.

거리-게이팅되고(range-gated), 도플러-필터링되고(Doppler-filtered), 포락선-검출되고(envelope-detected), 비코히어런트하게(noncoherently) 결합된 샘플들이 이미지를 형성하기 위해서 이용되는데, 이것은 지형(terrain)의 이미지들이 공중 플랫폼(airborne platform)으로부터 만들어지는 SAR(synthetic aperture radar) 및 정지 레이더로부터 이동 타겟의 이미지들이 만들어지는 인버스 SAR(inverse SAR)에서 흔히 수행된다. 동일한 프로세스가 본 발명에서 타겟들, 심지어 동시에 복수의 타겟들을 검출하고 추적하기 위하여 이용된다. 도플러 분해능이 이 프로세스에서 필수적인데, 이것은 레이더가 타겟들을 서로 구별시키는 것 및 클러터로부터 구별시키는 것을 가능하게 하기 때문이다. 타겟 도플러(target Doppler)가 클러터 스펙트럼의 외부에 존재하는 한, 그 반사신호(return)가 클러터보다 몇 자릿수 약하더라도 잠재적으로 검출가능하다. 타겟 도플러가 클러터 스펙트럼 내에 존재하는 경우에, 그 반사신호가 특히 강하고 클러터가 약하지 않다면, 레이더는 타겟의 존재를 검출하는데 상당한 어려움을 가질 것이다. 클러터 스펙트럼의 범위는 무효속도(blind-speed) 구간으로서 흔히 지정된다. 긴 CPI의 한 가지 이점은 무효속도 구간이 좁고 타겟 검출에 대한 실패가 단명할(short lived) 것이라는 점이다. 통상적으로 클러터의 존재하에서의 약한 타겟들의 검출은 클러터의 억제(suppression)라고 불린다. 달성될 수 있는 클러터 억제의 정도는 도플러 필터링 프로세스(Doppler filtering process)에서 사이드로브(sidelobe)들의 레벨에 의존하는데, 이것은 FFT에 앞서 사용된 가중 함수(weighting function)에 의해 결정된다.

긴 CPI의 이용은, 본 발명의 바람직한 실시예에서 100,000을 초과할 수 있는 다수의 분해능 셀(resolution cell)들을 포함하는 이미지를 낳는다. 통상적으로 적정하게 낮은 레벨로 오경보 비율(false alarm rate)를 유지하기 위하여 높은 검출 임계값이 요구될 것이다. 그러나, 일관성을 위하여 이미지들의 시퀀스에서 임계값 크로싱(threshold crossing)들의 위치를 검사함으로써, 노이즈에 의해 유도된 것을 무시하는 것이 가능하다. 이것은 상대적으로 낮은 검출 임계값이 검출 및 획득의 결합된 프로세스에서 사용되는 것을 가능하게 할 것이며, 이는 더 큰 시스템 민감도(system sensitivity)를 제공할 것이다. 게다가, 노이즈를 기초로 하여 개시된 임의의 추적(track)이 신속하게 중단될 것이다. 비스캐닝 레이더(non-scanning radar)에서 잘못된 추적들에 대한 에너지 패널티(energy penalty)는 전혀 존재하지 않는다.

상술한 바와 같이, 긴 CPI는 거리 및 도플러에서 타겟 반사신호(target return)들의 이동을 초래할 수 있고, 이것은 분해능 프로세스의 유효성(effectiveness)을 감소시킬 것이다. 이 문제를 경감시키기 위하여, 인접한 거리 게이트(range gate)들 및 도플러 필터(Doppler filter)들의 출력들은 쌍으로(pair-wise) 슬라이딩-윈도우(sliding-window) 방식으로 비코히어런트하게 결합된다. 이것은 게이트들 및 필터들의 붕괴(collapsing)로 알려져 있고, 이것은 반사신호가 게이트들 및 필터들에 걸쳐 있을(straddle) 때, 게이트들 및 필터들이 많은 손실을 초래하지 않으면서 꽤 넓게 이격되는 것을 가능하게 한다. 이 프로세스와 관련된 붕괴 손실이 존재할지라도, 이러한 손실 중의 많은 부분은 비코히어런트한(noncoherent) 스무딩 프로세스(smoothing process)에서 회복된다.

이미징(imaging)은 각각의 타겟의 거리 및 도플러에 대한 직접적인 정보를 제공한다. 연이은 CPI들에서 프로세스를 반복함으로써, 거리 및 도플러에서 타겟 반사신호들의 추적을 형성하는 것이 가능하다. 타겟으로의 래디얼 벡터(radial vector)를 정의하는 각도 또는 각도들에 대한 정보 또한 필요하다. 이것은, 두 개의 안테나에 의해 형성된 기준선(baseline)에 대한 입사각이 두 개의 안테나들 간의 위상 차이와 관련이 있는 간섭법에 의해 수행된다. 그래서, 간섭계를 가지고 입사각을 측정하는 것은 단일한 위상의 이용을 요하는데, 이것은 포락선 검출 이전의 복잡한 신호가 이 측정을 위해서 간직되고 있어야 한다는 것을 의미한다. 상술한 참조 특허뿐 아니라 본 발명의 이러한 필수적 특징은 단지 현대의 컴퓨터 기술을 가지고 현실화될 수 있다. 거리 또는 도플러 또는 양쪽 모두에서 타겟들이 분해된(resolved)(구분된(isolated)) 후에만, 각도의 측정이 수행될 수 있다는 점에 주목해야 한다.

간섭계에 있어서의 문제점은 위상 차이가 2π 라디안(radian)의 간격 내에서만 측정될 수 있다는 점이고, 이것은 입사각의 측정이 모호하다는 것을 의미한다. 다시 말해, 여러 각도들이 동일한 위상 차이를 낳을 수 있다. 복수의 각도들은 때때로 간섭계의 그레이팅 로브(grating lobe)라고 불린다. 만일 모든 수신 안테나 빔(beam)들이 동일한 체적을 덮는다면, 어느 각도가 올바른지를 결정하기 위한 유일한 방법은 상이한 이격(spacing)을 가진 다른 쌍의 안테나들을 이용하는 것이다. 이것이 도 1의 구성에서 5개의 안테나가 존재하는 이유이다. 만일 안테나 빔들이 도 2의 구성에서와 같이 완전히 오버랩(overlap)되지 않는다면, 정확한 각도를 결정하기 위하여 각각의 안테나에서 진폭 정보를 추가로 이용하는 것이 가능하다. 어느 경우에나, 안테나의 더 넓은 이격이 더 나은 측정 정밀도(precision)를 낳지만, 모호정수 결정(ambiguity resolution) 프로세스에 더 큰 어려움 또한 초래한다. 그래서, 안테나의 수, 이격, 및 배열은 레이더 설계의 중요한 부분이다.

이미지들의 비코히어런트한 결합 및 게이트들 및 필터들의 비코히어런트한 붕괴는 거리 및 도플러에서 타겟 검출, 획득, 및 추적을 위해 필요한 높은 민감도에 기여한다. 반면에, 각도를 측정하기 위하여, 포락선 검출 이전에 복잡한 신호를 이용할 필요가 있으며, 이 경우에는 비코히어런트한(noncoherent) 처리의 혜택을 더 이상 누릴 수 없다. 감소된 민감도를 보충하기 위하여, CPI는 더욱 증가되고, 이것은 통상적으로 거리 및 도플러에서 타겟 반사신호의 이동과 관련하여 추가적 손실을 낳을 것이다. 그러나, 이 경우에, CPI 동안의 타겟 움직임을 보상하기 위하여 이러한 차원에서 기존 추적을 이용할 수 있다. 사실상, 반사신호는 하나 또는 수 개의 분해능 셀들로 집중될 수 있고, 코히어런트한(coherent) 처리의 혜택을 완전히 활용한다. 처리는 모든 수신 채널(receive channel)에서 동일하고, 각도 측정은 집중된 분해능 셀들에서의 복잡한 신호를 기초로 하여 만들어진다. 앞서 언급된 바와 같이, 움직임 보상은, 합성 개구 레이더(synthetic aperture radar) 및 인버스 합성 개구 레이더(inverse synthetic aperture radar)와 같이 다른 부류의 레이더에서 사용되는 흔한 기술이다.

다중경로 간섭은 모든 타입의 레이더에 대해 잠재적인 문제이다. 이는 간헐적인 신호 페이딩(signal fading)(신호-대-노이즈 비율의 감소) 및 주로 고도에서 도착 각도(angle of arrival)의 측정 에러를 초래한다. 낮은 궤적에 대해서, 특히 레이더가 지면에 가까울 때, 더 문제가 된다. 스캐닝-빔(scanning-beam) 레이더에 대해서, 다중경로 간섭은 추적의 손실을 초래할 수 있고, 레이더로 하여금 타겟을 재획득하는 데 대해 추가 에너지를 소모하게 한다. 타겟에 대한 어떠한 정보도 페이드(fade)의 구간 동안 이용가능하지 않을 것이다. 다른 한편, 비스캐닝 레이더에 있어서, 시스템 민감도를 증가시키기 위하여 로 데이터(raw data)가 더 긴 CPI를 가지고 재처리될(reprocessed) 수 있는데, 이것은 페이드 구간 동안 타겟에 대한 정보의 복구(recovery)를 가능하게 할 것이다. 게다가, 더 높은 궤적에 대해서, 이것은 직접 경로들 및 반사된 경로들 상에서 반사신호들을 도플러-리졸브(Doppler-resolve)해서, 효과적으로 간섭을 제거하기 위하여 장기간의 처리를 가지고 가능할 수 있다.

임의의 레이더의 동작에 있어서 중요한 단계는 검출 목적을 위해서 임계값을 설정하는 단계이다. 이것이 어떻게 행해지는 지와 무관하게, 이것의 목적은 항상 동일한데, 다시 말해 오경보 비율을 수용가능한 레벨로 유지하는 것이다. CFAR(constant-false-alarm-rate) 처리가 흔해 사용되는데, 여기서 임계값은 시험 중인 셀을 둘러싸는 분해능 셀들에서의 평균 파워를 기초로 한다. 클러터로부터 간섭이 거의 없고 강한 클러터의 영역들에서 낮은 오경보 비율이 존재할 때, 높은 민감도가 달성될 수 있다. 클러터를 거부(reject)를 위해 단일한 도플러 필터가 존재하는 소위 MTI 레이더를 위해서 클러터 맵(clutter map) 또한 이용되어 왔다. 이 경우에 클러터 맵의 도메인(domain)은 거리(range) 대비 스캔 각도(scan angle)로서 이차원이다. 단일한 MTI 필터가 도플러 필터들의 뱅크에 의해서 교체되었기 때문에 이러한 레이더들은 오늘날 덜 흔하다. 이 경우에 클러터 맵을 이용하는 것은 또한 도플러 차원을 포함해야 할 것이다. 이러한 맵을 구현하는 것은 매우 복잡하고, 광대한 양의 컴퓨터 메모리를 요할 것이다.

하지만, 비스캐닝 레이더에 대해서는 상황이 다른데, 기록될 스캔 각도가 존재하지 않기 때문이다(그리고, 클러터 분포를 각도로 측정할 방법이 없다). 클러터 맵을 이용하는 것은 이(two) 차원, 즉 거리 및 도플러로 축소될 수 있기 때문에 다시 한번 매력적이며, 도플러 차원은 (정지 레이더에 대해서) 제로 도플러(zero Doppler) 주위로 집중될 수 있다. 라이브 타겟(live target)들이 존재하는 것처럼 수 초의 데이터가 동일한 방식으로 수집되고 처리될 수 있고, 이 데이터는 검출 목적을 위한 임계값 레퍼런스(reference)를 제공하기 위해 평균될 수 있다(적당한 양의 공간 스무딩(spatial smoothing)이 바람직하다). 이 과정은 종래의 셀-평균 CFAR보다 구현하기에 훨씬 더 간단하고, 소위 임의의 CFAR 처리 손실을 겪지 않는다.

본 개념의 실용성이 이제 두 개의 예들을 가지고 보여질 것이다.

적의 발사의 장거리 추적에 대한 적용

360°의 방위각, 0°에서 60°까지의 고도, 및 적어도 15 km의 거리에 대해, 다중의 로켓들, 대포, 및 박격포를 검출하고 추적하기 위한 요구조건을 고려해 본다. 첫 번째 설계 결정사항은 주파수 대역의 선택이다. 고정된 감시 볼륨에 대해서, 낮은 주파수 대역에서 동작하는 것이 더 파워 효율적인데, 타겟들의 레이더 단면(cross section)은 인자(factor)가 아니라고 가정하며, 안테나 구조가 비현실적으로 크지 않다면 L-대역(band)이 바람직한 선택일 것이다. 이러한 주파수 대역의 선택은 또한 관심이 있는 장거리 물체들에 대해서 이상적이다.

도 1에서의 바람직한 구성을 참조하면, 다음 결정사항은 피라미드의 각각의 표면 상에서의 안테나들의 배열이다. 90°영역을 덮고 있는 3-엘리먼트(element) 간섭계에 대해서, 모호정수 결정 프로세스를 용이하게 하기 위하여, 엘리먼트들은 한 쌍의 연속적인 정수들 곱하기 λ/2에 의해서 이격되어야 하고, 여기서 λ는 파장이다. L-대역에서의 파장은 약 24 cm이다. 최소 이격은 그 두 배이고, 그래서 48과 60 cm의 쌍이 가장 짧은 기준선이다. 수평 기준선에 대해 더욱 가능한 선택은 60 및 72 cm의 쌍일 것인데, 이것은 바닥에서 약 1.6 미터 너비인 피라미드 내에 들어맞을(fit) 수 있을 것이다. 고도각의 측정은 무기의 위치파악에 매우 중요하기 때문에, 72 및 84 cm의 쌍이 그 차원에 대해 추천되며, 이것은 약 1.8 미터 높이인 피라미드 내에 들어맞을 수 있을 것이다.

(도 1에서의 피라미드의 꼭대기에 도시된) 전송 안테나는, 상기 정의된 시나리오에 따라서 360°의 방위각 및 60°의 고도각인 전체 감시 영역에 조사할(illuminate) 필요가 있다. 이 안테나에 대한 효율적인 설계는 도 3에서 도시된 바와 같은 이중-원뿔 혼(bi-conical horn)이며, 이것은 약 1 dB의 유효 이득(effective gain)을 가질 것이다. 각각의 수신 안테나는 동일한 고도 영역을 커버(cover)할 필요가 있으나, 4면의 피라미드를 기초로 한 구조에 대해서는 90°의 방위각만을 커버할 필요가 있다. 바람직한 설계는 평판(flat panel) 안테나이며, 이것은 약 7 dB의 유효 이득을 가질 것이다. 90°영역의 엣지(edge)에 있는 타겟들에 대해서 약 3 dB의 패턴 손실(pattern loss)이 존재할 것이지만, 이 타겟들은 또한 피라미드의 두 개의 면들에 의해 관측될 것이어서 이 손실들의 많은 부분이 복구될 수 있을 것이다는 점이 주목된다.

다음으로, 전송 파워가 결정될 필요가 있다. 이 실례를 위해서, 레이더는 10 km의 거리에서 0.01 m²의 타겟 단면을 검출해야 한다고 가정한다. 또한, 이하를 가정한다: CPI는 100 ms, 결합된 전송 및 수신 안테나 이득은 7 dB, 그리고 수신기 노이즈 수치와 시스템 손실의 조합은 5 dB이다. 교과서적인 레이더 거리 방정식을 이용하면, 2000 와트(watt)의 평균 전송 파워가 각각의 수신기에서 약 5 dB의 신호-대-노이즈 비율을 제공할 것이다. 통상적으로 이것은 열악한 검출 성능으로 고려될 것이지만, 피라미드의 각각의 면에서의 5개의 수신기 채널들의 출력들은 약 5 dB의 민감도 향상을 획득하기 위하여 비코히어런트하게 결합된다. 그 결과는 레이더가 상술한 바와 같이 꽤 높은 오경보 비율을 가지고 작동할 수 있다는 것을 고려할 때 상당히 훌륭한 것이다. 이 계산은 결합된 전송/수신 안테나 패턴의 중심 근처의 타겟들에 대해 적용된다는 점에 주목해야 한다.

파형 밴드 폭으로 디지털 도메인 스케일에서 발생하는 신호 처리는 다수의 수신 채널 때문에 상대적으로 낮은 대역폭을 가지는 원인이 된다. 그러나, 안테나 빔은 매우 넓고, 그래서 신호의 다이나믹 거리의 감소(및 밀접하게 이격된 타겟의 분해)를 위하여 거리에서 상대적으로 높은 분해능을 가지는 것이 중요하다. 약 20 미터의 거리 분해능 셀은 10 MHz의 펄스 대역폭에 해당하는 적절한 절충안이다. 20 미터 거리 셀에서, 신호 대 잡음 비율이 20dB 이상인 경우 약 1 미터의 정밀도를 가지고 거리를 측정할 수 있다.

거리에서 분해능이 높은 경우, 거리에서 이동하는 타겟 반사신호의 잠재적인 문제점을 처리해야 한다. 600m/s의 거리 비율에서, 예를 들어, 반사신호(return)는 100ms의 CPI 동안 거리에서 60 미터를 이동할 것인데, 이것은 이 예에 대해서 세 개의 거리 분해능 셀이다. 그러나, 슬라이딩-윈도우 방식으로 쌍으로 거리 게이트를 비코히어런트하게 붕괴함으로써, 이러한 이동은 어떤 중요한 손실없이 수용될 수 있다.

또한 거리 가속/감속 효과에 대한 설명이 필요하다. 100 ms의 CPI에 대한 도플러 분해능은 낮은 도플러 사이드로우버를 얻는데 사용되는 전형적인 가중치 함수에 기초하여 약 13 Hz이다. 이것은 L-밴드에서 약 1.5 m/s 거리 비율(range rate)에 해당하며, 100ms의 CPI에서 15 m/s² 의 타겟 가속도를 수용할 것이다. 그러나, 슬라이딩-윈도우 방식으로 쌍으로 도플러 필터들을 비코히어런트하게 붕괴함으로써, 4회에 상당하는 이동 총량은 어떤 중요한 손실없이 수용될 수 있다.

이것은 탄도학의 타겟으로 기대되는 최대 거리의 가속/감속이며, 그러나 전원 공급 단계 동안 로켓으로부터의 반사신호가 훨씬 높은 가속을 받을 것이며, 결과적으로 소진이 끝날 때까지 검출되지 않을 것이다. 추적은 그때에 실시될 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 하나 또는 몇 개의 분해능 셀에서 반사신호에 초점이 맞추어지도록, 측정된 거리 추적에 의한 타겟 움직임의 보상을 포함하는 각도 측정을 위해 로(raw) 데이터의 재처리가 요구된다. 또한, 예를 들면 다중경로 페이딩(fading) 또는 높은 가속도 기간 동안에 처음 장소에서 검출할 수 없었던 경우에 타겟 검출을 위하여 동일한 절차를 이용할 수 있다. 기존 추적은 이러한 기간으로 연장될 수 있거나 또는 추정될(extrapolated) 수 있고, 신호는 시스템 전체의 감도를 높이기 위하여 움직임이 보상될(motion compensated) 수 있다. 가속하는 로켓 타겟에 대해서, 추적은 검출의 초기 시간에서부터 역추정될(extrapolated backwards) 수 있고 가장 일치하는 것을 검색하도록 섭동될(perturbed) 수 있다. 이것은 처음 검출되기 전에 타겟이 취득되고 추적되는 것을 가능하게 한다. 이것은 진정한 "검출 전 추적(track-before-detect)"을 달성한다.

타겟이 거리, 도플러, 및 각도에서 추적된 후에는 무기의 위치를 결정하기 위해서 추적을 지면(ground)에까지 추정할 수 있다. 이것이 특정 레이더 디자인의 비교적 독립적인 현대 무기 위치 시스템에 채용된 표준 절차이다.

적의 발사의 단거리 추적에 대한 적용

레이더가 감소된 거리에서 더 큰 물체뿐만 아니라 소형 무기 발사를 검출해야 하는 것으로 가정한다. 여기에 주요 차이는 높은 주파수 대역이 작은 총알을 위한 더 우수한 매치가 될 것이라는 점이다. 작은 크기가 중요하면 X-밴드가 합리적인 대안이 되겠지만 이 예에서는 C-밴드에서 레이더를 설계할 수 있다. 피라미드의 크기와 안테나의 배열은 파장으로 크기가 조절되는데(scale), 이것은 C-밴드 레이더가 상기 L-밴드 시스템의 크기의 약 25 %가 된다는 것을 의미한다. 피라미드의 가장 큰 치수(dimension)는 일 미터의 절반 이하일 것이다.

이제 200와트의 평균 전력을 가진 레이더가 최대 유효 거리에 대하여 1,000m에서 50 구경 총알을 얼마나 잘 검출할 수 있는지를 살펴본다. 50ms의 CPI, 위의 예에서와 같은 동일한 시스템 노이즈 수치와 손실, 및 -37 dBm²의 타겟 단면을 가정하고, 각 수신기의 신호 대 잡음 비율은 5dB일 것이다. 위에서 설명한 바와 같이, 이것은 1,000m 거리에서 50 구경 총알을 또는 500m 거리에서 30 구경의 총알을 검출하고 취득하기에 적절할 것이다.

20 미터 거리 분해능 셀은, 거리 게이트의 쌍으로 붕괴 후, 50 ms의 CPI내에서 1000 m/s로 이동하는 타겟의 거리 드리프트(range drift)를 포함하는 더욱 적합한 것이 된다. 이 CPI의 도플러 분해능은 C-밴드에서 약 0.7 m/s의 거리 비율에 해당하는 약 25 Hz이다. 도플러 필터의 쌍으로 붕괴 후, 확대된 셀은 적어도 약 60 m/s²의 거리 감속을 가지는 타겟으로부터 반사신호를 포함할 수 있을 만큼 충분히 넓을 것이다. 그러나, 50 구경 총알의 초기 감속은 400 m/s² 오더이고, 그래서 총구를 떠난 직후 이 개체를 검출하고 습득하기 위해 약 20 ms로 CPI를 줄일 필요가 있는데, 이것은 2.5의 팩터(4 dB)에 의해 시스템 민감도를 감소시킬 것이다. 이것은 여전히 검출을 위해 적절할 수 있지만, 손실된 민감도의 일부를 회복하기 위해 쌍을 이루는 방식으로(in pair-wise fashion) 연속되는 CPI들의 출력을 비코히어런트하게 결합할 수도 있다.

더 긴 거리에서 큰 물체를 검출하기 위해, 더 긴 CPI를 채용할 수 있다. 예를 들어, 100 ms의 CPI로, 같은 레이더가 2,500미터의 거리에서 -23 dBm²의 단면 (예를 들어, 3" 구체의 단면)을 가진 타겟을 검출할 수 있을 것이다. CPI는 동일한 타겟의 검출 거리를 3,500미터까지 증가시키기 위해 심지어 400 ms까지 증가될 수 있다. CPI는 거리의 함수로 조정될 수 있기 때문에, 큰 타겟 및 작은 타겟 양쪽 모두를 모두 검출하고 추적할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 이것은 고감도가 필요한 긴 거리에서는 길 수 있고, 높은 타겟 가속을 수용할 수 있는 능력뿐 아니라 빠른 응답이 필요한 짧은 거리에서는 짧을 수 있다. CPI를 거리의 함수로 이렇게 조정하는 것은 스캔하는 임의의 레이더로는 불가능하다.

요약 및 다른 레이더와의 비교

임의의 타입의 기계적으로 스캐닝하는 안테나를 이용할 수 있기에는 위협이 너무 많이 존재하고, 시간적으로 너무 집중된다. 전자 스캐닝 레이더는, 다시 말해 위상 어레이 안테나를 이용하는 것은, 기계적 관성에 의해 제한되지 않을 수 있기 때문에 잠재적인 솔루션이 될 수 있고, 위협에 적응하기 위한 빔의 스케쥴링과 검색 및 추적 기능이 인터리브되는(interleaved) 것을 가능하게 한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 레이더의 다음과 같은 여러 가지 분명한 단점이 존재한다:

추적에서의 타겟 수의 증가는 추적 업데이트 비율과 검색을 위한 시간을 제한한다.

추적자는 많은 수의 타겟에 대하여 결국에는 포화된다.

검출은 추적파일을 수립하고, 궤도가 발사 점까지 거슬러 추정되어야 한다.

긴 거리에서 필요한 긴 상주(dwell)는 단거리 타겟에 대해 에너지 낭비이다.

무효 속도 구간으로 진입한 타겟은 추적분실이 발생할 수 있다.

이용가능한 에너지의 효과적인 사용을 위해 타겟 식별이 필수적이다.

많은 타겟의 추적은 추적 혼란을 야기할 수 있다.

짧은 상주(dwell)는 열약한(poor) 클러터 억제성능을 가진다.

다중 경로 간섭은 추적 손실을 야기할 수 있다.

중요한 배관 손실은 위상 어레이 안테나와 연관이 있다.

하드웨어의 복잡성은 신뢰성 및 가용성과 관련된 심각한 문제로 연결된다.

이러한 단점을 극복하기 위한 한가지 가능한 솔루션은 수신에서 복수의 동시적 전자-스캔 안테나 빔들을 채용하는 것이다.

그러나, 이것은 하드웨어의 측면에서 매우 비용이 많이 소요되는 해결책이 될 것이다. 안테나 빔의 스캐닝이 없기 때문에 본 발명은 근본적으로 다른 개념이며, 그 결과로 매우 저렴한 하드웨어를 활용한다. 그것은 다음과 같은 원칙을 기반으로 한다:

넓은 안테나 빔을 지속적으로 감시영역에 조사한다.

따라서 안테나는 작고, 시스템은 가볍고 컴팩트할 것이다.

감소된 안테나 이득은 긴 처리 시간으로 보상된다.

넓은 빔을 가졌다 할지라도 타겟 방향은 간섭계를 이용하여 정확하게 측정된다.

추적에서 타겟의 수와 무관하게 모든 에너지는 검색 및 추적 모두를 위해서 이용가능하다.

이것은 기존의 기술에 비하여 몇 가지 중요한 장점을 낳는다:

추적은 연속적이며, 이것은 단속적인 추적보다 훨씬 더 정확하며, 추적 혼란이 없다.

로(raw) 데이터는 증가된 정확성을 위해 더 긴 CPI들로 재처리될 수 있다.

제1 타겟 검출의 시간 전의 로 데이터는 진정한 "검출 전 추적" 성능을 가진 추적 연속성을 수립하기 위해 재처리될 수 있다.

동시에 추적할 수 있는 타겟의 수에는 엄정한 제한이 없다.

CPI는 거리의 함수로 조정되어 긴 거리에서 높은 감도를 제공하고 짧은 거리에서 빠른 응답을 제공할 수 있다.

긴 CPI들은 클러터에서 우수한 성능을 가지고 매우 좁은 무효속도 구간을 가진다.

무효속도(blind-speed) 중단은 매우 짧을 것이어서 추적자가 이들을 거쳐 수월하게 처리하는 것을 가능하게 한다.

다중 경로 간섭의 구간은 증가된 시스템 감도를 위해 재처리될 수 있다.

잘못된 알람 및 잘못된 추적이 에너지를 낭비하지 않는다.

그 결과, 상대적으로 낮은 검출 문턱값이 증가된 시스템 민감도를 위해서 사용될 수 있다.

클러터 맵을 구현하는 것이 실현 가능하다.

타겟 식별은 그 궤도의 신뢰성 평가를 얻기 위해 지연될 수 있다.

작은 안테나가 매우 효율적이다.

하드웨어의 단순함이 높은 시스템 신뢰성 및 가용성으로 연결된다.

그러나 이러한 고성능에 대해 지불해야 하는 대가가 있다. 기존의 스캐닝-빔 레이더에서, 타겟 반사신호(return)가 짧은 CPI 내에서 거리 또는 도플러에서 크게 이동(migrate)하지 않기 때문에 처리가 비교적 간단하지만, 본 발명은 매우 긴 CPI들 거리에서 타겟 움직임의 효과를 처리해야 한다. 그 결과, 신호 처리가 매우 정교하다. 실제로, 시스템 정교화는 하드웨어에서 소프트웨어로 전달되지만, 이것은 현대 컴퓨터 기술을 가지고 완전히 실현가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예는 고정된 사이트 또는 이동식 플랫폼에서 레이더가 고정되어 있는 경우이다. 그러나, 동일한 일반적인 원칙은 지상에서, 바다에서, 또는 공중에서 플랫폼이 움직이고 있을 때에도 적용된다. 플랫폼이 움직이고 있는 경우에 주요 차이점은 무효속도 구간의 폭의 증가에 의한 클러터의 확산, 그리고 보조 센서의 일부 유형을 필요로 하는 플랫폼 방향에 대한 정보이다. 어떤 경우에도 확산 클러터 스펙트럼에 나타나는 타겟 반사신호를 검출할 수 있어야 한다는 점에 주목해야 한다.

본 발명에 의해 설명되는 레이더 기술은, 단독으로 또는 여러 개를 조합해서, 대포 발사체, 박격포 포탄, 미사일, 로켓, 로켓 추진 수류탄, 폭탄, 소형 폭탄(bomblet), 총알(bullet), 항공기, 헬리콥터 및 무인 공중 차량 등의 공중 물체를 검출하고 추적하거나, 및/또는 공중 물체를 발사(발포)했거나 발진시킨 무기의 위치를 찾아내는 데 사용될 수 있다. 또한, 지상 차량, 자동차, 군사 차량, 또는 지상에서 이동하는 인원, 보트, 및 대형 보트와 소형 보트, 반잠수 가능한 선박 또는 바다 표면의 무인 보트를 포함하는 지상 또는 바다 표면에서 이동하는 임의의 다른 물체를 검출 및 추적하는 데 사용될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 또한 타겟에 떨어진 하나 이상의 폭탄이나 소형 폭탄을 검출, 추적 및 기록(score)하는 데 사용될 수도 있다.

본 발명은, 소망하는 대로 단독으로 또는 각종 조합 또는 하위 조합으로 실시될 수 있는 다수의 태양을 가진다는 것이 밝혀졌다. 본 발명의 특정의 바람직한 실시예가 제한의 목적이 아니라 설명을 목적으로 여기에 개시되고 설명되었지만, 그 형태와 상세(詳細)의 각종의 변경이 다음의 특허청구범위의 전체 폭에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않고 그 안에서 만들어질 수 있다는 것은 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다.

Claims (23)

1. 전체 검색 공간을 조사하는(illuminate) 비-스캐닝(non-scanning) 안테나 빔을 전송하는 단계;
   각각이 비-스캐닝 수신 안테나 빔의 세트에 의해 커버되는 명시된 수의 영역으로 검색 공간을 세분화하는 단계;
   안테나 빔의 세트에 의해 커버되는 각각의 지정된 영역 내의 모든 타겟으로부터 반사신호(return)를 수신하는 단계;
   전송 파형의 거리 분해능(range resolution)을 실현하기 위해 각 수신기에서 반사신호를 처리하는 단계;
   명시된(specified) 코히어런트 처리 구간(coherent processing interval, CPI) 내에서 도플러 분해능(Doppler resolution)을 실현하기 위해 코히어런트하게(coherently) 각 수신기에서 반사신호를 처리하는 단계;
   각 수신기에서 각 거리/도플러 분해능 셀에서의 크기(magnitude) 또는 전력(power)을 계산하는 단계;
   각 영역에서 커버 또는 오버랩되는 수신기 출력들을 비코히어런트하게(noncoherently) 결합하는 단계;
   비코히어런트하게 결합된 수신기 출력에서 타겟 또는 타겟들의 존재를 검출하는 단계;
   연속되는(consecutive) 코히어런트 처리 구간들(CPIs)에서 거리 및 도플러에서의 각 타겟을 추적하는 단계;
   타겟의 거리-도플러 추적을 이용하여 각 타겟과 관련된 반사 신호에 대해 움직임 보상을 수행하는 단계;
   타겟의 방위각 및 고도각을 함께 측정하기 위해 각 타겟과 관련된 움직임이 보상된(motion-compensated) 코히어런트 데이터를 처리하는 단계; 및
   모든 영역에서 모든 타겟에 대한 처리를 반복하는 단계를 구비하되,
   타겟 검출, 타겟 획득, 타겟 추적, 및 타겟 분석이 각 영역에서 동일한 데이터에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 수신 안테나가 상부가 잘려진 피라미드 또는 프리즘의 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
   
3. 제1항에 있어서, 수신 안테나가 상부가 잘려진 원뿔 또는 실린더에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
   
4. 제1항에 있어서, 비-스캐닝 전송 안테나가 선택적으로 개별 영역을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
   
5. 제1항에 있어서, 각 타겟과 관련된 움직임이 보상된 코히어런트 데이터의 처리가 타겟의 방위각 또는 고도각 중 하나를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
   
6. 제1항에 있어서, 각 타겟과 관련된 움직임이 보상된 코히어런트 데이터의 처리가 각 수신기에서의 신호 위상을 이용해서 간섭 측정에 의해 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
   
7. 제1항에 있어서, 각 타겟과 관련된 움직임이 보상된 코히어런트 데이터의 처리가 각 수신기에서의 진폭 및 위상 정보의 조합에 의해 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   거리 분해능 실현을 위한 반사 신호 처리는,
   거리 내에서 분해능의 향상을 달성하고 타겟 거리를 측정하기 위한 펄스 압축을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
   
9. 제1항에 있어서,
   도플러 분해능 실현을 위한 반사 신호 처리는,
   타겟 도플러를 측정하고 클러터(clutter)를 억제하기 위한 도플러 필터링을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    각 궤도에서의 타겟 검출 시간을 줄이기 위하여, 반사 신호가 임시로 저장되고 저장된 상기 반사 신호에 대해 움직임 보상을 수행하는 때에 맞추어 기존 추적이 역추정되는(extrapolated backwards) 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
11. 제1항에 있어서, 거리 분해능 셀은 거리 차원에서 타겟으로부터의 반사신호가 이동하는 효과를 경감시키기 위해 슬라이딩-윈도우 방식으로 비코히어런트하게 붕괴되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
12. 제1항에 있어서, 도플러 분해능 셀은 도플러 차원에서 타겟으로부터 반사신호가 이동하는 효과를 경감시키기 위해 슬라이딩-윈도우 방식으로 비코히어런트하게 붕괴되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
13. 제1항에 있어서,
    코히어런트 처리 구간(CPI)은,
    더 긴 거리(range)에 대해서는 더 긴 코히어런트 처리 구간(CPI)을 사용하고 더 짧은 거리(range)에 대해서는 더 짧은 코히어런트 처리 구간(CPI)을 사용해서 거리의 함수로서 가변되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
14. 제1항에 있어서, 하나 이상의 공중 물체를 검출하고 추적하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
15. 제14항에 있어서, 공중 물체가 대포 발사체, 박격포 포탄, 미사일, 로켓, 로켓 추진 수류탄, 폭탄, 소형 폭탄, 총알, 항공기, 헬리콥터 및/또는 무인 공중 차량으로 구성된 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
16. 제14항에 있어서, 공중 물체를 발사했거나 발진시킨 무기의 위치를 찾아내는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
17. 제1항에 있어서, 바다 표면에서 하나 이상의 이동 물체를 검출하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
18. 제17항에 있어서, 대형 및 소형 보트, 반잠수 가능한 선박, 또는 바다 표면의 무인 보트를 검출하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
19. 제1항에 있어서, 지상에서 하나 이상의 이동 물체를 검출하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
20. 제19항에 있어서, 자동차, 군사 차량, 또는 지상에서 이동하는 인원을 검출하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
21. 제1항에 있어서, 타겟에 떨어진 하나 이상의 폭탄이나 소형 폭탄을 검출, 추적 및 기록하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
22. 제1항에 있어서, 레이더가 고정된 사이트에서 동작되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.
    
23. 제1항에 있어서, 레이더가 지상, 바다 표면, 또는 공중에서 이동 플랫폼으로부터 동작되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템을 동작시키는 방법.

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