KR101718809B1 - 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이더 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 송신기의 신호를 수신하여 이로부터 주파수를 자동으로 인식하는 주파수 자동 인식 장치 및 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 주파수 정보 전송을 위한 추가적인 장비없이 송ㆍ수신기 분리 레이더의 기본 구조를 통해서 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 송신기의 신호를 수신하여 이로부터 주파수를 자동으로 그리고 효율적으로 인식하는 것이 가능하다.

Description

송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 장치 및 방법{Apparatus and Method for identifying frequency automatically of radar having separated transmitter/receiver}
본 발명은 레이더 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 송신기의 신호를 수신하여 이로부터 주파수를 자동으로 인식하는 주파수 자동 인식 장치 및 방법에 대한 것이다.
송ㆍ수신기(Transmitter/Receiver) 분리 레이더(Radar)는 송신기와 수신기가 물리적으로 분리되어있는 레이더이다. 이의 대표적인 것으로 바이스태틱(Bistatic) 레이더와 멀티스태틱(Multistatic) 레이더가 있다.
송ㆍ수신기 분리 레이더 기술은 레이더 유효 단면적(Radar Cross Section)이 작은 표적의 탐지부터 위성의 지상 영상정보 획득까지 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 송ㆍ수신기 분리 레이더 기술 중 가장 중요한 것 중 하나가 수신기에서 송신 신호를 처리하기 위하여 주파수를 찾는 것이다.
송신 주파수의 추출을 통하여 수신기는 송신 신호를 처리하여 표적 신호를 정확하게 처리해 낼 수 있다. 간단한 방법으로 송신기에서 수신기로 사용 주파수의 정보를 전송하는 것이 있다.
이의 대표적인 방법으로 유선 통신채널을 이용한 방법과 무선 통신채널을 이용한 방법 등이 있다. 유ㆍ무선 통신채널을 이용한 방법은 송신기에서 발생된 정보 신호를 통신 채널을 통해 수신기로 전송하는 것으로 유선 통신채널을 이용할 경우 안정적으로 신호 전송이 가능하나 송신기와 수신기간 이격된 거리가 장거리인 경우 케이블 설치가 어렵다는 단점이 있다.
또한, 무선 통신채널을 이용할 경우 설치는 간단하나 환경 변화에 따른 실시간(Real time) 송수신 및 사용 주파수의 간섭 문제 해결을 위한 연구가 필요하다. 그리고 이러한 방법들은 레이더 고유의 기능을 수행하는 장비 외에 주파수 정보 송ㆍ수신을 위한 추가적인 통신 장비가 필요하다는 단점이 있다.
그러므로 주파수 정보 전송을 위한 추가적인 장비없이 송ㆍ수신기 분리 레이더의 기본 구조를 통해서 주파수 정보를 획득하는 방법이 필요하다. 종래에는 주파수 정보를 획득하기 위해 각각의 송신 주파수에 대응하는 여파기(Filter)를 두어 처리하였다. 그러나 이 방법은 사용 주파수의 수만큼 여파기의 수가 증가함으로 인해 복잡도가 증대되어 구현이 어려워지는 단점이 있다.
1. 한국등록특허번호 제10-1339109호
1. 이강인외, "2차원 Matrix Pencil Method 기반의 바이스태틱 MIMO 레이더 표적 도래각 추정"한국전자파학회논문지 제25권 제7호 통권206호 (2014년 7월) pp.782-790
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 효율적으로 신호를 검출하고 주파수를 자동으로 인식하는 주파수 자동 인식 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 효율적으로 신호를 검출하고 주파수를 자동으로 인식하는 주파수 자동 인식 방법을 제공한다.
상기 주파수 자동 인식 방법은,
(a) 수신 신호를 수신하여 상기 수신 신호의 크기를 미리 설정되는 제 1 임계값과 비교하는 단계;
(b) 상기 제 1 임계값과 비교에 따라 다수의 내부 주파수 중 하나를 선택하는 단계;
(c ) 선택된 내부 주파수와 상기 수신신호를 곱하여 변환 신호를 생성하는 단계;
(d) 상기 변환 신호의 크기를 미리 설정되는 제 2 임계값과 비교하는 단계; 및
(e) 상기 제 2 임계값과 비교에 따라 상기 선택된 내부 주파수를 최종적으로 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 (c) 단계는, 상기 수신 신호와 선택된 내부 주파수를 서로 곱하여 주파수 혼합을 수행하는 단계; 및 상기 주파수 혼합후 필터링을 수행하여 상기 변환 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 제 1 임계값과 비교결과, 상기 수신 신호의 크기가 제 1 임계값 보다 크면 상기 (b) 단계를 수행하는 단계; 및 상기 제 1 임계값과 비교결과, 상기 수신 신호의 크기가 제 1 임계값 보다 작으면 다른 수신 신호를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 제 2 임계값과 비교결과, 상기 변환 신호의 크기가 제 2 임계값 보다 크면 상기 선택된 내부 주파수를 최종적으로 선택하는 단계; 및 상기 제 2 임계값과 비교결과, 상기 변환 신호의 크기가 제 2 임계값 보다 작으면 상기 내부 주파수를 선택하는 자연수(n)를 "1"씩 증가시켜 다른 변환 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 변환신호는 선택된 내부 주파수와 상기 수신신호를 곱하는 하나의 혼합기를 갖는 1단 주파수 변환 방식을 통해 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 달리, 상기 변환신호는 선택된 내부 주파수와 상기 수신신호를 곱하는 제 1 혼합기, 상기 제 1 혼합기의 출력 신호를 대역 처리하는 대역 처리기, 및 상기 대역 처리기의 출력 신호와 상기 내부 주파수와 다른 미리 설정되는 기준 주파수를 곱하는 제 2 혼합기를 갖는 2단 주파수 변환 방식을 통해 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 수신 신호를 수신하여 상기 수신 신호의 크기를 미리 설정되는 제 1 임계값과 비교하고, 상기 제 1 임계값과 비교에 따라 다수의 내부 주파수 중 하나를 선택하는 수신 신호 비교기; 내부 주파수 발생기로부터 선택된 내부 주파수와 상기 수신신호를 곱하여 변환 신호를 생성하는 혼합기; 상기 변환 신호의 크기를 미리 설정되는 제 2 임계값과 비교하는 변환신호 비교기; 및 상기 제 2 임계값과 비교에 따라 상기 선택된 내부 주파수를 최종적으로 선택하는 주파수 선택기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 장치를 제공한다.
이때, 상기 수신신호 비교기 및 변환신호 비교기는 로그 검출기(Log Detector), 비교기(Comparator)로 이루어지거나 또는 로그 검출기, 연산 증폭기(Op-amp) 및 비교기로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 주파수 정보 전송을 위한 추가적인 장비없이 송ㆍ수신기 분리 레이더의 기본 구조를 통해서 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 송신기의 신호를 수신하여 이로부터 주파수를 자동으로 그리고 효율적으로 인식하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 주파수 자동 인식 기능을 이용하는 레이더 및 유사 장비에 적용할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 효율적으로 주파수 인식을 자동으로 하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 효율적으로 주파수 인식을 자동으로 하는 주파수 자동 인식 장치(200)의 구성도이다.
도 3은 도 2에서의 일실시예에 따른 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 2단 주파수 변환 방식일 때의 주파수 인식을 자동으로 하는 주파수 자동 인식 장치(200)의 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 송신기의 신호를 수신하여 이로부터 주파수를 자동으로 인식한다. 본 발명의 일실시예에 따른 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 장치 및 방법을 설명하기 위하여 송신기에서는 f(1)~f(N)까지 N개의 주파수중 특정 주파수를 가진 신호를 송신한다고 가정한다.
수신기에서 송신 신호의 주파수를 자동으로 인식하기 위한 방법은 우선, 송신 신호가 수신기에 들어오는 순간을 알아내고, 이 신호와 특정 주파수 신호와의 매칭 여부를 통해서 주파수를 인식하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 효율적으로 주파수 인식을 자동으로 하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 1을 참조하면, 수신기(미도시)는 기본적으로 수신 대기상태로 있다가(단계 S110), 송신기(미도시)에서 신호를 송신하게 되면 수신기에서 신호를 수신한다(S120).
그러면 수신된 수신 신호 크기가 기준치인 임계값(Threshold) 이상인지 비교한다(단계 S130).
비교 결과, 임계값 이상인 경우, 즉 비교가 참인 경우 내부 주파수 f(n)의 n을 1로 설정하고(단계 S140), 그렇지 않은 경우 다시 수신대기상태로 돌아간다. 즉 단계 S110 내지 S130이 반복 수행된다.
여기서 n의 범위는 1부터 N사이의 값을 가지는 자연수이다. 수신된 수신 신호와 내부주파수 f(n)를 서로 곱하여 주파수 혼합(Mixing)을 수행한 후 여과(Filtering) 과정을 거쳐 변환신호를 출력한다(단계 S150).
이후 변환신호(Converted Signal)의 값이 임계값 이상인지를 비교한다(단계 S160). 단계 S160에서 비교 결과, 비교가 참인 경우 현재 n의 값을 가지는 주파수 f(n)를 선택한다(단계 S180).
이와 달리, 단계 S160에서, 비교 결과, 비교가 참이 아닌 경우 내부 주파수를 나타내는 n의 값을 1 증가시킨 후(단계 S170) 주파수 변환 단계(S150)부터 변환신호 크기의 비교 단계(S160)까지의 과정을 반복 수행한다. 이 반복은 변환신호의 크기가 기준치인 임계값보다 클 때가지 계속한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 효율적으로 주파수 인식을 자동으로 하는 주파수 자동 인식 장치(200)의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 송신신호가 수신기로 입력되면 수신신호 비교기(210)에서 임계값과 비교한다. 만약 입력 신호가 임계값 이상이면 혼합기(230)의 입력 신호의 형태에 맞게 변환시킨 후 이 신호를 혼합기(230)로 출력하고 내부 주파수 발생기(220)로 임계값 이상인 정보를 전달한다.
내부 주파수 발생기(220)는 수신신호 비교기로부터(210) 임계값 이상인 정보를 받으면 n=1인 주파수 f(n)인 신호를 출력시키며, 출력 주파수 정보를 주파수 선택기(250)로 전달한다.
혼합기(230)는 수신신호 비교기(210)의 출력 신호와 내부 주파수 발생기(220)의 출력 신호를 혼합하여 결과를 출력한다. 혼합기(230)의 출력신호는 변환신호 비교기(240)에서 임계값과 비교시키기 위한 신호 형태로 변환된 후 임계값과 비교된다.
만약 신호의 값이 임계값 이상일 경우 결과를 주파수 선택기(250)로 전달하며, 신호의 값이 임계값 미만일 경우 내부 주파수 발생기(220)의 발생 주파수를 나타내는 n의 값을 1 증가시킨다.
그리고 혼합기(230)에서 수신신호 비교기(210)의 출력신호와 내부주파수 발생기(220)의 출력신호를 혼합하고, 변환신호 비교기(240)에서 혼합기(230)의 출력신호를 처리하는 과정을 반복하다.
이러한 반복은 변환신호 비교기(240)의 입력 신호 크기가 임계값 이상이 될 때까지 계속된다. 주파수 선택기(250)에서는 변환신호 비교기(240)의 결과가 임계값 이상일 때 내부 주파수 발생기(220)로부터 발생된 현재 주파수를 받아 수신 신호의 주파수를 결정한다. 그리고 주파수가 결정될 때까지 수신신호 비교기(210)는 신호를 계속적으로 출력할 수 있어야 한다.
도 3은 도 2에서의 일실시예에 따른 송ㆍ수신기 분리 레이더에서 2단 주파수 변환 방식일 때의 주파수 인식을 자동으로 하는 장치의 구성도이다. 즉, 도 2는 수신기인 주파수 자동 인식 장치(200)가 1단 주파수 변환 방식인 경우를 나타낸 것이고, 도 3은 주파수 자동 인식 장치가 2단 주파수 변환 방식인 경우를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 2단 주파수 변환을 위해 도 2의 혼합기(Mixer)(230)가 제 1 혼합기(310) 및 제 2 혼합기(330)와 같이 2개로 구성되고, 제 1 혼합기(310)와 제 2 혼합기(330) 사이에 대역 처리기(320)가 있는 것이 특징이다.
도 3에서 수신신호 비교기(210), 내부주파수 발생기(220), 변환신호 비교기(240) 및 주파수 선택기(250) 등은 도 2에서 기술한 바와 같이 같은 기능을 수행한다. 따라서, 이에 대해서는 본 발명의 명확한 이해를 위해 생략하기로 한다.
제 1 혼합기(310)는 수신신호 비교기(210)의 출력 신호와 내부주파수 발생기(220)의 출력 신호를 혼합하여 결과를 출력한다. 대역 처리기(320)는 제 1 혼합기(310)의 출력신호를 입력받아 제 2 혼합기(330)의 입력에 알맞은 신호 형태로 변환시켜 출력한다. 제 2 혼합기(330)는 대역 처리기(320)의 출력신호와 기준 주파수를 혼합한 신호를 변환신호 비교기(240)로 출력하며, 이후의 과정은 도 2에서 설명한 것과 동일한 과정으로 진행된다.
도 3은 2단 주파수 변환 구조에서의 주파수 자동 인식 장치를 나타낸 것으로 2단을 초과하는 다단 구조인 경우도 이와 유사하게 확장할 수 있다.
도 2 및 도 3에서 수신신호 비교기(210)와 변환신호 비교기(240)는 로그 검출기(Log Detector)와 비교기(Comparator)를 이용하여 구성하거나 로그 검출기, 연산 증폭기(Op-amp) 및 비교기를 이용하여 구성될 수 있다.
200: 주파수 자동 인식 장치
210: 수신신호 비교기
220: 내부 주파수 발생기
230: 혼합기
240: 변환신호 비교기
250: 주파수 선택기
310: 제 1 혼합기 330: 제 2 혼합기
320: 대역 처리기

Claims (8)

  1. (a) 수신 신호를 수신하여 상기 수신 신호의 크기를 미리 설정되는 제 1 임계값과 비교하는 단계;
    (b) 상기 제 1 임계값과 비교에 따라 다수의 내부 주파수 중 하나를 선택하는 단계;
    (c ) 선택된 내부 주파수와 상기 수신신호를 곱하여 변환 신호를 생성하는 단계;
    (d) 상기 변환 신호의 크기를 미리 설정되는 제 2 임계값과 비교하는 단계; 및
    (e) 상기 제 2 임계값과 비교에 따라 상기 선택된 내부 주파수를 최종적으로 선택하는 단계;를 포함하며,
    상기 (a) 단계는,
    상기 제 1 임계값과 비교결과, 상기 수신 신호의 크기가 제 1 임계값 보다 크면 상기 (b) 단계를 수행하는 단계; 및
    상기 제 1 임계값과 비교결과, 상기 수신 신호의 크기가 제 1 임계값 보다 작으면 다른 수신 신호를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 수신 신호와 선택된 내부 주파수를 서로 곱하여 주파수 혼합을 수행하는 단계; 및
    상기 주파수 혼합후 필터링을 수행하여 상기 변환 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 제 2 임계값과 비교결과, 상기 변환 신호의 크기가 제 2 임계값 보다 크면 상기 선택된 내부 주파수를 최종적으로 선택하는 단계; 및
    상기 제 2 임계값과 비교결과, 상기 변환 신호의 크기가 제 2 임계값 보다 작으면 상기 내부 주파수를 선택하는 자연수(n)를 "1"씩 증가시켜 다른 변환 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환신호는 선택된 내부 주파수와 상기 수신신호를 곱하는 하나의 혼합기를 갖는 1단 주파수 변환 방식을 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환신호는 선택된 내부 주파수와 상기 수신신호를 곱하는 제 1 혼합기, 상기 제 1 혼합기의 출력 신호를 대역 처리하는 대역 처리기, 및 상기 대역 처리기의 출력 신호와 상기 내부 주파수와 다른 미리 설정되는 기준 주파수를 곱하는 제 2 혼합기를 갖는 2단 주파수 변환 방식을 통해 생성되는 것을 특징으로 하는 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 방법.
  7. 수신 신호를 수신하여 상기 수신 신호의 크기를 미리 설정되는 제 1 임계값과 비교하고, 상기 제 1 임계값과 비교에 따라 다수의 내부 주파수 중 하나를 선택하는 수신 신호 비교기;
    내부 주파수 발생기로부터 선택된 내부 주파수와 상기 수신신호를 곱하여 변환 신호를 생성하는 혼합기;
    상기 변환 신호의 크기를 미리 설정되는 제 2 임계값과 비교하는 변환신호 비교기; 및
    상기 제 2 임계값과 비교에 따라 상기 선택된 내부 주파수를 최종적으로 선택하는 주파수 선택기;를 포함하며,
    상기 수신신호 비교기 및 변환신호 비교기는 로그 검출기(Log Detector), 비교기(Comparator)로 이루어지거나 또는 로그 검출기, 연산 증폭기(Op-amp) 및 비교기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 송수신기 분리 레이더의 주파수 자동 인식 장치.
  8. 삭제
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