KR101733009B1 - 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치 - Google Patents

간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101733009B1
KR101733009B1 KR1020150115588A KR20150115588A KR101733009B1 KR 101733009 B1 KR101733009 B1 KR 101733009B1 KR 1020150115588 A KR1020150115588 A KR 1020150115588A KR 20150115588 A KR20150115588 A KR 20150115588A KR 101733009 B1 KR101733009 B1 KR 101733009B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
output signal
adaptive
covariance matrix
clutter
Prior art date
Application number
KR1020150115588A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170021149A (ko
Inventor
양은정
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020150115588A priority Critical patent/KR101733009B1/ko
Publication of KR20170021149A publication Critical patent/KR20170021149A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101733009B1 publication Critical patent/KR101733009B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/34—Gain of receiver varied automatically during pulse-recurrence period, e.g. anti-clutter gain control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/023—Interference mitigation, e.g. reducing or avoiding non-intentional interference with other HF-transmitters, base station transmitters for mobile communication or other radar systems, e.g. using electro-magnetic interference [EMI] reduction techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/36—Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 레이더 시스템 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 별도의 보조 안테나 없이 간섭환경에서도 클러터 및/또는 재머를 제거하고 부엽신호 차단기의 성능을 보장하는 적응형 부엽차단 방법 및 장치에 대한 것이다.

Description

간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치{Apparatus and Method for adaptive side lobe cancelation applicable to interference environment}
본 발명은 레이더 시스템 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 별도의 보조 안테나 없이 간섭환경에서도 클러터 및/또는 재머를 제거하고 부엽신호 차단기의 성능을 보장하는 적응형 부엽차단 방법 및 장치에 대한 것이다.
부엽 차단기(sidelobe blanking: SLB)는 레이더 수신기의 부엽으로 신호가 들어오는 경우, 수신기를 차단하기 위한 목적으로 쓰인다. 일반적인 SLB는, 주 안테나와 보조 안테나 그리고 각각의 수신기로 구성된다. 이상적인 주 안테나와 보조 안테나의 빔 패턴을 보여주는 도면이 도 1에 도시된다.
도 1을 참조하면, 보조 안테나의 주엽은 주 안테나의 주엽뿐 아니라 부엽까지 덮을 수 있도록 넓어야 한다. 각 수신기의 신호 크기를 비교하여, 주 안테나의 신호 크기 대 보조 안테나의 신호 크기 비율이 문턱치보다 작으면 입력 신호를 부엽신호로 판단하여 이를 차단한다.
보조 안테나 패턴(120)은 SLB의 성능을 결정짓는 중요한 요소로, 일반적으로 넓은 주엽 빔 패턴(120)을 위해 보조 안테나로 다이폴(dipole)이나 혼(horn) 안테나를 사용한다. 하지만 보조 안테나를 사용하는 경우, 주 안테나와의 RF 체인 부정합(chain mismatch) 문제가 심각하다.
한편, 기존의 SLB는 주로 임펄스 타입(low-duty cycle)의 부엽 신호를 차단하는데 초점이 맞춰져 있고, 대역 잡음 재머(barrage noise jammer)와 같은 하이 듀티 사이클(high-duty cycle) 간섭신호나 클러터는 고려하지 않았다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 보조 안테나 없이 SLB를 수행함과 동시에 high-duty cycle 신호가 존재하는 경우에 적용 가능한 적응형 부엽차단기(adaptive SLB: ASB) 개념이 특허 M. W. Ganz, "Adaptive sidelobe blanker" U.S. Patent 4 959 653 A, Sep. 25, 1990에서 소개되었다. 이러한 적응형 부엽 차단기는 보조 안테나를 사용하지 않으므로 이로 인한 빔 패턴이나 부정합(mismatch) 문제가 없으며, 구조 자체가 적응형 빔형성(ABF: Adaptive Beam Foaming) 알고리즘과 결합된 형태를 가지므로 간섭 환경에서도 SLB 기능을 수행할 수 있다. 이러한 적응형 빔형성 알고리즘은 논문 B. D. Van Veen, K. M. Buckley, "Beamforming: A versatile approach to spatial filtering." IEEE ASSP Magazine, pp. 4-24, Apr. 1988에 개시되어 있다.
논문 C. D. Richmond, "Performance of the adaptive sidelobe blanker detection algorithm in homogeneous environments", IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 48, no. 5, May 2000 및 논문D. E. Kreithen, A. O. Steinhardt", Target detection in post-STAP undernulled clutter", in Proc.29th Asilomar Conf. Signals, Syst.,Comput., pp. 1203-1207, vol. 2, Nov. 1996에서는 adaptive matched filter(AMF)와 adaptive coherence estimator(ACE)를 순차적으로 적용한 적응형 부엽 차단기가 제안되었다.
또한, 논문 F. Bandiera, D. Orlando, and G. Ricci, "A subspace-based adaptive sidelobe blanker" IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 56, no. 9, Sep. 2008에서는 AMF 대신 GLRT 기반 검출기(subspace generalized likelihood ratio test based detector)를 사용하여 적응형 부엽차단 알고리즘을 제안 분석하였다. 하지만 AMF나 GLRT 알고리즘보다 실제적이고 구현 가능한 형태의 적응형 SLB의 필요성이 대두되고 있다.
1. 한국등록특허번호 제10-1509121호(2015.03.31) 2. 한국등록특허번호 제10-1175745호(2012.08.14) 3. 미국등록특허번호 제4 959 653 A호(1990.09.25)
1. B. D. Van Veen, K. M. Buckley, "Beamforming: A versatile approach to spatial filtering." IEEE ASSP Magazine, pp. 4-24, Apr. 1988. 2. C. D. Richmond, "Performance of the adaptive sidelobe blanker detection algorithm in homogeneous environments", IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 48, no. 5, May 2000. 3. D. E. Kreithen, A. O. Steinhardt", Target detection in post-STAP undernulled clutter", in Proc.29th Asilomar Conf. Signals, Syst.,Comput., pp. 1203-1207, vol. 2, Nov. 1996. 4. F. Bandiera, D. Orlando, and G. Ricci, "A subspace-based adaptive sidelobe blanker" IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 56, no. 9, Sep. 2008.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 별도의 보조 안테나없이 간섭환경에서도 클러터 및/또는 재머를 제거하고 부엽 신호 차단 성능을 보장할 수 있는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 일반적인 형태의 적응 빔형성 기법인 LCMV(Linearly Constraint Minimum Variance)를 사용하는 경우에 적합한 적응형 부엽차단 방법 및 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 별도의 보조 안테나없이 간섭환경에서도 클러터 및/또는 재머를 제거하고 부엽 신호 차단 성능을 보장할 수 있는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치를 제공한다.
상기 적응형 부엽차단 장치는,
신호를 수신하여 수신 신호를 생성하는 수신기;
상기 수신 신호에 대한 클러터를 제거하는 클러터 제거부;
클러터가 제거된 클러터 제거 신호에 LCMV(Linearly Constraint Minimum Variance)를 적용하여 적응빔의 제 1 출력 신호를 생성하는 적응빔 형성부;
상기 LCMV에서 제약 사항이 게인을 통제하는 경우, 상기 제약 사항을 적용하기 위해 공분산 행렬을 변형시켜 변형 공분산 행렬을 생성하고 상기 변형 공분산 행렬로부터 간섭 신호가 제거되는 제 2 출력 신호를 생성하는 공분산 행렬 처리부; 및
상기 제 1 출력 신호와 제 2 출력 신호를 이용하여 상기 제 1 출력 신호를 부엽 신호로 판단하여 차단하는 부엽 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 클러터의 제거는 MTI(Moving Target Indicator) 기법을 이용하여 이루어지며 동일한 거리에 존재하는 클러터 신호가 제거되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 적응형 부엽차단 장치는, 상기 수신기로부터의 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 부엽 차단부는, 상기 제 1 출력 신호에 미리 설정되는 LCMV 역치값을 적용하여 차단 또는 통과시키는 제 1 게이트; 통과된 제 1 출력 신호와 상기 제 2 출력 신호를 비교하여 비교값을 산출하는 비교부; 상기 비교값에 미리 설정되는 비교 역치값을 적용하여 상기 제 1 출력 신호를 차단 또는 통과시키는 제 2 게이트;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 출력 신호는 수학식
Figure 112015079504443-pat00001
(여기서,
Figure 112015079504443-pat00002
는 수신신호이고,
Figure 112015079504443-pat00003
로 수신신호의 공분산 행렬이고,
Figure 112015079504443-pat00004
는 제한 조건 행렬(constraint matrix)이고,
Figure 112015079504443-pat00005
는 응답 벡터이며, H는 전치행렬이고,
Figure 112015079504443-pat00006
는 LCMV 결과 가중치 벡터로서
Figure 112015079504443-pat00007
로 나타낸다)으로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 변형 공분산 행렬은 수학식
Figure 112015079504443-pat00008
(여기서,
Figure 112015079504443-pat00009
는 적응형 빔형성 알고리즘을 적용하기 위해 추정한 공분산 행렬이고,
Figure 112015079504443-pat00010
는 LCMV의 바라보는 방향이고,
Figure 112015079504443-pat00011
는
Figure 112015079504443-pat00012
의 응답이며,
Figure 112015079504443-pat00013
은 안테나 구성 요소(element)의 개수이고,
Figure 112015079504443-pat00014
은 잡음 분산(noise variance)이고,
Figure 112015079504443-pat00015
은
Figure 112015079504443-pat00016
단위행렬(identity matrix)이며,
Figure 112015079504443-pat00017
는 바라보는 방향 외에 게인 통제를 원하는 방향을 나타낸다)으로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 출력 신호는 수학식
Figure 112015079504443-pat00018
(여기서,
Figure 112015079504443-pat00019
는 수신신호이고, H는 전치 행렬을 나타낸다)으로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수신기는 주 안테나 하나만 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 수신기가 신호를 수신하여 수신 신호를 생성하는 단계; 클러터 제거부가 상기 수신 신호에 대한 클러터를 제거하는 단계; 적응빔 형성부가 클러터가 제거된 클러터 제거 신호에 LCMV(Linearly Constraint Minimum Variance)를 적용하여 적응빔의 제 1 출력 신호를 생성하는 단계; 공분산 행렬 처리부가 상기 LCMV에서 제약 사항이 게인을 통제하는 경우, 상기 제약 사항을 적용하기 위해 공분산 행렬을 변형시켜 변형 공분산 행렬을 생성하고 상기 변형 공분산 행렬로부터 간섭 신호가 제거되는 제 2 출력 신호를 생성하는 단계; 및 부엽 차단부가 상기 제 1 출력 신호와 제 2 출력 신호를 이용하여 상기 제 1 출력 신호를 부엽 신호로 판단하여 차단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 별도의 보조 안테나 없이 간섭환경에서도 클러터 및/또는 재머를 제거하고 부엽신호를 차단하는 성능을 보장할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 기존의 적응형 부엽 차단기를 GSC(Generalized Sidelobe Canceller) 형태로 표현가능한 일반적인 적응형 빔형성 알고리즘(LCMV: Linearly Constraint Minimum Variance)에 적용 가능한 형태로 확장하여 실제 시스템 적용에 용이하다는 점을 들 수 있다.
도 1은 이상적인 주안테나와 보조 안테나의 빔 패턴이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적응형 SLB(Side-Lobe Blanking) 처리를 위한 적응형 부엽차단 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 처리 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 일반적인 SLB 알고리즘 처리 결과 각 채널의 빔 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 SLB 알고리즘 처리 결과 각 채널의 빔 패턴을 보여주는 그래프이다.
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 기술 분야에서 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 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예는 클러터와 하이 듀티 사이클(high-duty cycle) 재머 환경에서 적용 가능한 적응형 부엽 차단 장치로서 도 2과 같이 구성되어 있다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적응형 SLB(Side-Lobe Blanking) 처리를 위한 적응형 부엽차단 장치의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 적응형 부엽 차단 장치(200)는, 신호를 수신하여 수신 신호를 생성하는 수신기(220), 수신신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터(230), 수신 신호에 대한 클러터를 제거하는 클러터 제거부(240), 클러터가 제거된 클러터 제거 신호에 LCMV(Linearly Constraint Minimum Variance)를 적용하여 적응빔의 출력 신호 A를 생성하는 적응빔 형성부(250), 상기 LCMV에서 제약 사항이 게인을 통제하는 경우, 상기 제약 사항을 적용하기 위해 공분산 행렬을 변형시켜 변형 공분산 행렬을 생성하고 상기 변형 공분산 행렬로부터 간섭 신호가 제거되는 출력 신호B를 생성하는 공분산 행렬 처리부(251), 및 출력 신호A와 출력 신호B를 이용하여 출력 신호A를 부엽 신호로 판단하여 차단하는 부엽 차단부(260) 등을 포함하여 구성된다.
특히, 본 발명의 일실시예에서는 클러터 제거부(240)에서 동일한 거리에 존재하는 클러터 신호를 제거하기 위하여 MTI(Moving Target Indicator) 기법 혹은 도플러 프로세싱(Doppler processing) 기법과 결합한다.
또한, 수신기(220)는 보조안테나 없이 주안테나 하나만을 포함하여 구성된다.
수신기(220)가 레이더 채널(210)로부터 레이더 신호를 수신하면 컨버터(230)(즉 ADC: Analog Digital Converter)를 통하여 수신 신호(Radio Freqeuncy,Intermediate Frequency,Base Band 등)를 디지털 변환 후 우선 클러터 제거부(240)에서 MTI(Moving Target Indicator) 기법 혹은 도플러 프로세싱(Doppler processing) 기법을 통하여 클러터를 제거한 후, 적응 빔형성 알고리즘의 일반적인 형태인 LCMV(Linearly Constraint Minimum Variance)와 적응형 부엽차단을 적용한다.
MTI 기법이나 도플러 프로세싱 기법은 시간적 프로세싱으로, 두 개 이상의 펄스 (slow time) 신호의 위상차로부터 클러터와 표적의 도플러 주파수 차이를 이용하여 이 둘을 구분 및 클러터 신호를 제거하 위한 기법이다.
LCMV는 선형의 제한조건(linear constraint)을 만족시키면서 출력의 분산(variance) 또는 파워를 최소화하는 방식이다. 이를 수식화하면 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112015079504443-pat00020
여기서,
Figure 112015079504443-pat00021
는 수신신호이고,
Figure 112015079504443-pat00022
로 수신신호의 공분산 행렬이고,
Figure 112015079504443-pat00023
는 제한 조건 행렬(constraint matrix)이고,
Figure 112015079504443-pat00024
는 응답 벡터이며, H는 전치행렬이고,
Figure 112015079504443-pat00025
는 결과 가중치 벡터를 나타내고, s.t.는 영어 subject to 의 약어로 ~을 조건으로 라는 의미이다. 위 수학식 1을 이용하면 결과 가중치 벡터를 다음 수학식과 같이 구할 수 있다.
Figure 112015079504443-pat00026
이 경우 도 2에 도시된 적응빔 형성부(250)의 출력 A는 다음의 수학식으로 표현된다.
Figure 112015079504443-pat00027
LCMV에서 제약사항이 다음의 수학식 4와 같은 게인(gain)을 통제하는 경우, 제약사항을 SLB 채널에도 적용하기 위해서 공분산 행렬을 변형시켜 변형 공분산 행렬(
Figure 112015079504443-pat00028
)을 산출한다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112015079504443-pat00029
Figure 112015079504443-pat00030
수학식 5의 첫 번째 항
Figure 112015079504443-pat00031
는 적응형 빔형성 알고리즘을 적용하기 위해 추정한 공분산 행렬로, 이로 인해 재머(jammer)와 같은 통계적 특성을 가지는 간섭신호를 제거할 수 있다.
두 번째 항은 SLB 채널의 gain이 LCMV의 바라보는 방향
Figure 112015079504443-pat00032
의 응답
Figure 112015079504443-pat00033
와 동일하도록 만들어준다. 이 때,
Figure 112015079504443-pat00034
은 안테나 구성 요소(element)의 개수,
Figure 112015079504443-pat00035
은 잡음 분산(noise variance),
Figure 112015079504443-pat00036
은
Figure 112015079504443-pat00037
단위행렬(identity matrix)을 의미한다.
세 번째 항의
Figure 112015079504443-pat00038
방향은 바라보는 방향 외에 게인 통제를 원하는 방향으로 수학식 4의 경우에는 null을 생성하기 위한 방향이다. 세 번 째항과 같이
Figure 112015079504443-pat00039
방향의 조향 벡터(steering vector)
Figure 112015079504443-pat00040
를 이용하면
Figure 112015079504443-pat00041
의 역행렬을 취하였을 때 그 방향에 null을 생성할 수 있다.
Figure 112015079504443-pat00042
는 null의 깊이를 결정할 수 있는 파라미터로 값이 클수록 null이 깊게 파인다.
이렇게 구해진 공분산 행렬을 이용하여 공분산 행렬 처리부(251)의 출력 신호 B를 구하면 다음과 같다.
Figure 112015079504443-pat00043
이는 SLB 채널의 출력 신호 B로 LCMV와 동일하게 간섭신호를 제거하면서 동일한 방향 제약조건을 만족하므로 부엽 차단부(260)에서 공평한 비교를 할 수 있다. 이를 정리하면 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다.
Figure 112015079504443-pat00044
따라서, 부엽 차단부(260)는, 출력 신호A에 미리 설정되는 LCMV 역치값(261)을 적용하여 차단 또는 통과시키는 제 1 게이트(261-1), 통과된 출력 신호A와 출력 신호B를 비교하여 비교값을 산출하는 비교부(263), 및 상기 비교값에 미리 설정되는 비교 역치값을 적용하여 출력 신호A를 차단 또는 통과시키는 제 2 게이트(261-2) 등을 포함하여 구성된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 처리 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 수신기(도 2의 220)가 신호를 수신하여 수신 신호를 생성하고, 컨버터(도 2의 230)가 이를 디지털 신호로 변환한다(단계 S310,S320).
이후, 클러터 제거부(240)가 수신 신호에 대한 클러터를 제거하며, 적응빔 형성부(250)가 클러터 제거 신호에 LCMV(Linearly Constraint Minimum Variance)를 적용하여 적응빔의 출력 신호A를 생성한다(단계 S330,S340).
또한, 공분산 행렬 처리부(251)가 상기 LCMV에서 제약 사항이 게인을 통제하는 경우, 상기 제약 사항을 적용하기 위해 공분산 행렬을 변형시켜 변형 공분산 행렬을 생성하고 상기 변형 공분산 행렬로부터 간섭 신호가 제거되는 출력 신호B를 생성한다(단계 S350).
마지막으로, 부엽 차단부(260)가 출력 신호A와 출력 신호B를 이용하여 출력 신호A를 부엽 신호로 판단하여 차단한다(단계 S360).
도 4는 기존의 적응형 SLB 알고리즘 처리 결과 각 채널의 빔 패턴을 보여주는 그래프이다. 도 4를 참조하면, AMF(Adaptive Beam Forming)와 ACE(Adaptive Coherence Estimator)를 이용한 기존의 적응형 부엽차단기 성능을 확인하기 위해서, AMF의 패턴(410), ACE 분자에 해당되는 SLB 채널의 패턴(420) 그리고 ACE 패턴(430)을 그린 것이다.
AMF의 경우, 바라보는 방향의 안테나 gain이
Figure 112015079504443-pat00045
dB로 약 10.79 dB의 gain을 가지고, 공분산 행렬에 의해 재머 방향인 20도에 null이 파이는 것을 알 수 있다. ACE의 분모에 해당되는 SLB 채널 패턴은 전 방향에서 10.79 dB의 gain을 가지고, 마찬가지로 재머 방향에 null이 파이는 것을 확인할 수 있다.
이로부터 분자의 AMF 결과와 분모의 SLB 채널 결과에 재머가 모두 제거되므로 공평한 비교가 가능한 적응형 부엽차단기인 ACE를 얻게 된다. 패턴 결과에서 볼 수 있듯이, ACE는 바라보는 방향에 최댓값이 0 dB로 정규화 되어 있고, 재머 방향에 null이 있는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 SLB 알고리즘 처리 결과 각 채널의 빔 패턴을 보여주는 그래프이다. 도 5를 참조하면, LCMV(Linearly Constraint Minimum Variance)를 ABF 알고리즘으로 사용하는 경우, 본 발명의 적응형 부엽차단기에 대한 빔 패턴을 보여준다. 도 3의 AMF를 사용한 적응형 부엽차단기와 비교가 용이하도록 바라보는 방향의 gain이 AMF와 동일한
Figure 112015079504443-pat00046
dB가 되도록 제약조건을 설정하였다. 또한, 50도와 -50도에 원치 않는 신호가 존재하여 그 방향의 응답이 0이 되도록 하는 제약조건을 추가하였다. 도 5의 LCMV 빔 패턴(510)은 바라보는 방향에 10.79 dB의 gain을 얻고, 재머의 방향 20도와 제약조건을 준
Figure 112015079504443-pat00047
도에 null이 존재한다. 또한, 제안한 SLB 채널의 패턴(520)이 LCMV의 제한조건을 모두 만족하고, 재머 방향에 null을 가지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 5에도 ACE 패턴(530)이 도시된다.
200: 적응형 부엽차단 장치
210: 레이더 채널
220: 수신기
230: 컨버터
240: 클러터 제거부
250: 적응빔 형성부
251: 공분산 행렬 처리부
260: 부엽 차단부
261-1: 제 1 게이트 261-2: 제 2 게이트
263: 비교부

Claims (9)

  1. 신호를 수신하여 수신 신호를 생성하는 수신기;
    상기 수신 신호에 대한 클러터를 제거하는 클러터 제거부;
    클러터가 제거된 클러터 제거 신호에 LCMV(Linearly Constraint Minimum Variance)를 적용하여 적응빔의 제 1 출력 신호를 생성하는 적응빔 형성부;
    상기 LCMV에서 제약 사항이 게인을 통제하는 경우, 상기 제약 사항을 적용하기 위해 공분산 행렬을 변형시켜 변형 공분산 행렬을 생성하고 상기 변형 공분산 행렬로부터 간섭 신호가 제거되는 제 2 출력 신호를 생성하는 공분산 행렬 처리부; 및
    상기 제 1 출력 신호와 제 2 출력 신호를 이용하여 상기 제 1 출력 신호를 부엽 신호로 판단하여 차단하는 부엽 차단부;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러터의 제거는 MTI(Moving Target Indicator) 기법 혹은 도플러 프로세싱(Doppler processing) 기법을 이용하여 이루어지며 동일한 거리에 존재하는 클러터 신호가 제거되는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신기로부터의 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부엽 차단부는, 상기 제 1 출력 신호에 미리 설정되는 LCMV 역치값을 적용하여 차단 또는 통과시키는 제 1 게이트;
    통과된 제 1 출력 신호와 상기 제 2 출력 신호를 비교하여 비교값을 산출하는 비교부;
    상기 비교값에 미리 설정되는 비교 역치값을 적용하여 상기 제 1 출력 신호를 차단 또는 통과시키는 제 2 게이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 출력 신호는 수학식
    Figure 112015079504443-pat00048
    (여기서,
    Figure 112015079504443-pat00049
    는 수신신호이고,
    Figure 112015079504443-pat00050
    로 수신신호의 공분산 행렬이고,
    Figure 112015079504443-pat00051
    는 제한 조건 행렬(constraint matrix)이고,
    Figure 112015079504443-pat00052
    는 응답 벡터이며, H는 전치행렬이고,
    Figure 112015079504443-pat00053
    는 결과 가중치 벡터로서
    Figure 112015079504443-pat00054
    로 나타낸다)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 공분산 행렬은 수학식
    Figure 112015079504443-pat00055
    (여기서,
    Figure 112015079504443-pat00056
    는 적응형 빔형성 알고리즘을 적용하기 위해 추정한 공분산 행렬이고,
    Figure 112015079504443-pat00057
    는 LCMV의 바라보는 방향이고,
    Figure 112015079504443-pat00058
    는
    Figure 112015079504443-pat00059
    의 응답이며,
    Figure 112015079504443-pat00060
    은 안테나 구성 요소(element)의 개수이고,
    Figure 112015079504443-pat00061
    은 잡음 분산(noise variance)이고,
    Figure 112015079504443-pat00062
    은
    Figure 112015079504443-pat00063
    단위행렬(identity matrix)이며,
    Figure 112015079504443-pat00064
    는 바라보는 방향 외에 게인 통제를 원하는 방향을 나타낸다)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 출력 신호는 수학식
    Figure 112015079504443-pat00065
    (여기서,
    Figure 112015079504443-pat00066
    는 수신신호이고, H는 전치 행렬을 나타낸다)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신기는 주안테나만 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 장치.
  9. 수신기가 신호를 수신하여 수신 신호를 생성하는 단계;
    클러터 제거부가 상기 수신 신호에 대한 클러터를 제거하는 단계;
    적응빔 형성부가 클러터가 제거된 클러터 제거 신호에 LCMV(Linearly Constraint Minimum Variance)를 적용하여 적응빔의 제 1 출력 신호를 생성하는 단계;
    공분산 행렬 처리부가 상기 LCMV에서 제약 사항이 게인을 통제하는 경우, 상기 제약 사항을 적용하기 위해 공분산 행렬을 변형시켜 변형 공분산 행렬을 생성하고 상기 변형 공분산 행렬로부터 간섭 신호가 제거되는 제 2 출력 신호를 생성하는 단계; 및
    부엽 차단부가 상기 제 1 출력 신호와 제 2 출력 신호를 이용하여 상기 제 1 출력 신호를 부엽 신호로 판단하여 차단하는 단계;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법.
KR1020150115588A 2015-08-17 2015-08-17 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치 KR101733009B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150115588A KR101733009B1 (ko) 2015-08-17 2015-08-17 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150115588A KR101733009B1 (ko) 2015-08-17 2015-08-17 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170021149A KR20170021149A (ko) 2017-02-27
KR101733009B1 true KR101733009B1 (ko) 2017-05-08

Family

ID=58315881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150115588A KR101733009B1 (ko) 2015-08-17 2015-08-17 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101733009B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739394C2 (ru) * 2018-12-03 2020-12-23 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Устройство адаптивной защиты радиолокационной станции от активных шумовых помех с произвольным пространственным спектром и различной поляризационной структурой

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102599085B1 (ko) * 2023-09-12 2023-11-06 국방과학연구소 레이다 클러터 신호에 의한 오경보 판단 방법 및 시스템
CN117784026B (zh) * 2024-02-26 2024-05-03 中国人民解放军空军预警学院 一种空时频域联合主动抗复合干扰方法和装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101175745B1 (ko) 2011-02-18 2012-08-21 현대모비스 주식회사 주엽과 부엽을 이용한 후방 탐지용 차량 레이더 장치 및 그 탐지 방법
KR101178313B1 (ko) 2004-09-03 2012-08-29 하만 베커 오토모티브 시스템즈 게엠베하 잡음 억제 및 에코 보상을 조합한 음성 신호 처리
KR101509121B1 (ko) 2014-09-17 2015-04-07 국방과학연구소 레이더 시스템의 부엽제거 및 적응 빔형성을 지능적으로 제어하는 방법 및 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4959653A (en) 1989-08-23 1990-09-25 Massachusetts Institute Of Technology Adaptive sidelobe blanker

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101178313B1 (ko) 2004-09-03 2012-08-29 하만 베커 오토모티브 시스템즈 게엠베하 잡음 억제 및 에코 보상을 조합한 음성 신호 처리
KR101175745B1 (ko) 2011-02-18 2012-08-21 현대모비스 주식회사 주엽과 부엽을 이용한 후방 탐지용 차량 레이더 장치 및 그 탐지 방법
KR101509121B1 (ko) 2014-09-17 2015-04-07 국방과학연구소 레이더 시스템의 부엽제거 및 적응 빔형성을 지능적으로 제어하는 방법 및 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
이관형. 부엽레벨을 감소시키기 위한 중첩 적응 부배열 빔형성 LCMV방법 연구. 한국정보기술학회논문지. 2011.4. 제9권, 제4호, pp.57-62.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739394C2 (ru) * 2018-12-03 2020-12-23 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Устройство адаптивной защиты радиолокационной станции от активных шумовых помех с произвольным пространственным спектром и различной поляризационной структурой

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170021149A (ko) 2017-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8817927B2 (en) Adaptive interference canceller in a digital phase array
CA2870789C (en) Method and system for using orthogonal space projections to mitigate interference
US8005238B2 (en) Robust adaptive beamforming with enhanced noise suppression
US7167884B2 (en) Multistage median cascaded canceller
JP5371248B2 (ja) レーダ装置
Wang et al. Manoeuvring target detection in over-the-horizon radar using adaptive clutter rejection and adaptive chirplet transform
CN106054144B (zh) 基于频率分集mimo雷达的主瓣压制式干扰抑制方法
JP2012181052A (ja) 相関抑圧フィルタ、ウェイト算出方法、ウェイト算出装置、アダプティブアレーアンテナ及びレーダ装置
KR101733009B1 (ko) 간섭환경에 적용 가능한 적응형 부엽차단 방법 및 장치
Meller et al. Processing of noise radar waveforms using block least mean squares algorithm
Li et al. MIMO radar capability on powerful jammers suppression
Bechter et al. Blind adaptive beamforming for automotive radar interference suppression
Elgamel et al. Empirical mode decomposition-based monopulse processor for enhanced radar tracking in the presence of high-power interference
Liu et al. Robust adaptive wideband beamforming based on time frequency distribution
Su et al. Adaptive HF interference cancellation for sky wave over-the-horizon radar
JP2006258581A (ja) レーダ信号処理装置
Aboutanios et al. Fast iterative interpolated beamforming for high fidelity single snapshot DOA estimation
US6731233B2 (en) Method of suppressing jammer signals
Kelly et al. RFI suppression and sparse image formation for UWB SAR
Behar et al. MVDR radar signal processing approach for jamming suppression in satellite navigation receivers
CN107167809A (zh) 一种基于信号子空间聚焦的宽带阻塞阵波束形成方法
JP6246024B2 (ja) レーダ信号処理装置
JP4250522B2 (ja) アンテナ装置
EP3712626B1 (en) High-rate dft-based data manipulator and data manipulation method for high performance and robust signal processing
Piza et al. Efficiency estimation of discrete algorithms for adaptation of weight coefficients in space-time processing of radar signals

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant