KR101733039B1 - 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법 - Google Patents

유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101733039B1
KR101733039B1 KR1020160156549A KR20160156549A KR101733039B1 KR 101733039 B1 KR101733039 B1 KR 101733039B1 KR 1020160156549 A KR1020160156549 A KR 1020160156549A KR 20160156549 A KR20160156549 A KR 20160156549A KR 101733039 B1 KR101733039 B1 KR 101733039B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
main beam
mode
sar
searcher
Prior art date
Application number
KR1020160156549A
Other languages
English (en)
Inventor
우선걸
Original Assignee
엘아이지넥스원 주식회사
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 엘아이지넥스원 주식회사 filed Critical 엘아이지넥스원 주식회사
Priority to KR1020160156549A priority Critical patent/KR101733039B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101733039B1 publication Critical patent/KR101733039B1/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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G01S13/9043—Forward-looking SAR
    • 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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/883—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for missile homing, autodirectors
    • 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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G01S13/9041—Squint mode
    • 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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9094—Theoretical aspects

Abstract

유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법을 공개한다. 본 발명은 신호 처리부, 빔 조향 제어기 및 복수개의 송수신 모듈을 구비하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법에 있어서, 신호 처리부가 탐색기의 운용 모드를 설정하는 단계, 운용 모드가 SAR 모드이면, 신호 처리부가 빔 조향 제어기를 통해 복수개의 송수신 모듈을 통해 방사되는 송신 신호에 대한 메인 빔의 방향을 제어하여, 그레이팅 로브가 유도 비행체의 이동 방향과 수직 방향으로 향하도록 조절하는 단계, 신호 처리부가 그레이팅 로브를 통해 수신된 수신 신호를 분석하여 SAR 이미지를 획득하고, 획득된 SAR 이미지를 분석하는 단계 및 분석된 SAR 이미지에 표적이 포함된 것으로 판별되면, 신호 처리부가 운용 모드를 노멀 모드로 전환하고, 메인 빔을 통해 표적을 탐색하는 단계를 포함한다.

Description

유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법{METHOD FOR OPERATING BEAM OF SEEKER FOR GUIDED AIR VEHICLE}
본 발명은 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법에 관한 것으로, 특히 단일 안테나로 전방 및 SAR 탐색이 가능한 유도 비행체용 탐색기 및 이의 빔 운용 방법에 관한 것이다.
유도 비행체용 탐색기는 유도 비행체의 이용 목적에 따라 지상의 표적을 추적하도록 구성될 수 있다. 특히 이미지를 획득하여 표적을 탐지 추적하는 기존의 이미지 탐색기는 적외선 또는 가시광 이미지를 획득하여 분석하도록 구성되었다. 그러나 적외선 또는 가시광 영역을 이용하여 표적의 이미지를 획득하는 탐색기는 비나 눈, 구름 및 안개 등과 같은 대기의 영향을 크게 받아 표적을 탐지하지 못하는 경우가 빈번하게 발생한다. 특히 가시광을 이용하는 이미지 탐색기는 야간에 지상의 표적에 대한 이미지를 획득할 수 없으므로, 주간에만 사용할 수 있다는 한계가 있다.
또한 기존에 고주파수 신호를 방사하고, 표적에 반사되어 수신되는 신호를 분석하여 표적을 탐지하는 전자파 탐색기는 대기의 영향을 받지 않고 표적의 위치를 판별할 수 있으나, 단순히 표적의 존재 여부와 거리 및 이동 속도 등을 분석할 수 있을 뿐, 표적의 정확한 형상 등을 획득할 수 없다는 한계가 있다.
이러한 한계를 극복하기 위해, 합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar, 이하 SAR)가 개발되었다. SAR은 일반적으로 비행기 또는 인공 위성 등에 탑재되어 이동하는 동안 지표에 대한 고분해능 정밀 이미지를 획득할 수 있는 레이더를 의미한다. SAR은 극초단파 영역의 초고주파를 활용하기 때문에 아지랑이, 가랑비, 눈, 구름, 연기 등의 기후 환경에 영향을 받지 않고, 육상 지형이나 바다를 관측할 수 있으며, 스스로 관측에 사용하는 에너지원을 전파하는 능동시스템이기 때문에 밤과 낮에 상관없이 이미지를 얻을 수 있다.
도1 은 일반적인 SAR의 탐색 범위를 나타낸다.
도1 에 도시된 바와 같이, SAR은 이동 방향에 대해 수직 방향으로 지정된 위치 또는 시간 간격으로 펄스파 형태의 송신 신호를 방사한다. 방사된 송신 신호가 입사되는 영역에 존재하는 대상물은 그 형상에 따라 입사된 송신 신호를 다양한 각도로 반사한다. 따라서 이동중인 SAR은 대상물에 의한 반사파를 다수의 지점에서 수신 신호로 수신할 수 있으며, 수신된 수신 신호의 위상과 진폭을 데이터로 이용하여 신호 처리함으로써 대상물의 본래 형상을 높은 분해능을 갖는 이미지 형태로 복원할 수 있다.
여기서 SAR이 도1 과 같이, 이동 방향에 대해 수직 방향으로 송신 신호를 방사하는 것은 정적인 지상에 대해서 수신 신호의 변화를 용이하게 감지할 수 있도록 하기 위함이다. 전자파를 이용하는 SAR은 적외선 또는 가시광을 이용하는 탐색기와 달리, 탐색 대상의 변화가 클수록 송신 신호에 대비한 수신 신호의 변화가 크게 발생하여 더욱 많은 정보를 획득할 수 있어, 획득되는 이미지의 해상도를 높일 수 있다. 따라서 SAR은 반사파로부터 고해상도의 탐색 대상 이미지를 용이하게 획득하기 위해, 이동하면서 지상의 탐색 범위의 변화가 가장 크게 나타나는 수직 방향으로의 송신 신호를 방사한다.
도2 는 유도 비행체의 안테나 배치 구조 및 탐색 방향을 나타낸다.
도2 의 (a)는 유도 비행체에 구비된 탐색기의 안테나가 배치된 예를 나타내고, (b)는 탐지 범위를 나타낸다.
유도 비행체 중 표적을 요격하는 것을 목적으로 하는 유도 비행체는 (a)에 도시된 바와 같이, 표적의 탐지 및 추적이 용이하도록 동체 전방에 탐색기의 안테나(ANT)가 배치된다. 그리고 안테나(ANT)는 짐벌(GMB)에 거치되는 형태로 배치되어, (b)에서와 같이 유도 비행체의 진행 방향을 기준으로 기설정된 각도 범위(일예로 -40도 ~ +40도)에서 지향 방향이 조절될 수 있다. 다만 안테나(ANT)가 짐벌(GMB)에 거치되어 지향 방향이 조절되는 경우에도 짐벌(GMB)의 구조적 특징에 따라, SAR과 같이 이동 방향에 대해 수직 방향으로 송신 신호를 방사할 수는 없는 한계가 있다.
또한 표적을 탐지, 추적 및 요격하는 것을 목적으로 하는 유도 비행체의 경우, 진행 방향에 대해 수직 방향을 탐색하는 SAR은 표적의 추적 및 요격을 어렵게 하는 문제가 있어 적용하기 어렵다는 한계가 있다. 그에 비해 SAR이 (b)와 같이 이동 방향으로 송신 신호를 방사하도록 구성되어 유도 비행체에 구비되면, 반사파의 변화가 적어 획득된 이미지의 해상도가 크게 낮아지게 되는 문제가 있다.
유도 비행체에 SAR을 적용하기 위해서, SAR 탐색을 위한 안테나를 별도로 구비하는 방안이 있으나, 공간적 제약이 큰 유도 비행체에 적용하기가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.
한국 등록 특허 제10-1056608호 (2011.08.05 등록)
본 발명의 목적은 단일 안테나로 전방 및 SAR 탐색이 가능한 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법은 신호 처리부, 빔 조향 제어기 및 복수개의 송수신 모듈을 구비하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법에 있어서, 상기 신호 처리부가 상기 탐색기의 운용 모드를 설정하는 단계; 상기 운용 모드가 SAR 모드이면, 상기 신호 처리부가 상기 빔 조향 제어기를 통해 상기 복수개의 송수신 모듈을 통해 방사되는 송신 신호에 대한 상기 메인 빔의 방향을 제어하여, 그레이팅 로브가 상기 유도 비행체의 이동 방향과 수직 방향으로 향하도록 조절하는 단계; 상기 신호 처리부가 상기 그레이팅 로브를 통해 수신된 수신 신호를 분석하여 SAR 이미지를 획득하고, 획득된 상기 SAR 이미지를 분석하는 단계; 및 분석된 상기 SAR 이미지에 표적이 포함된 것으로 판별되면, 상기 신호 처리부가 상기 운용 모드를 노멀 모드로 전환하고, 상기 메인 빔을 통해 표적을 탐색하는 단계; 를 포함한다.
상기 수직 방향으로 향하도록 조절하는 단계는 상기 송신 신호의 파장과 상기 복수개의 송수신 모듈 사이의 최대 거리를 이용하여 계산된 상기 메인 빔과 상기 그레이팅 로브 사이의 각도를 기반으로, 상기 그레이팅 로브가 상기 유도 비행체의 이동 방향과 수직 방향으로 향하도록 상기 메인 빔의 방향을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 수직 방향으로 향하도록 조절하는 단계는 상기 메인 빔이 고각 방향에서 공중을 향하도록 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 SAR 이미지를 분석하는 단계는 상기 그레이팅 로브를 통해 수신된 상기 수신 신호와 더불어 상기 메인 빔을 통해 상기 수신 신호가 인가되면, 상기 메인 빔을 통해 수신된 상기 수신 신호를 도플러 효과에 의해 발생된 주파수 변동에 기반하여 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 빔을 통해 표적을 탐색하는 단계는 상기 탐색기의 운용 모드를 상기 메인 빔을 통해 표적을 탐색하는 상기 노멀 모드로 전환하는 단계; 상기 SAR 이미지에서 판별된 표적 방향으로 상기 메인 빔 방향을 조절하는 단계; 상기 메인 빔을 통해 수신된 수신 신호를 분석하여, 상기 표적을 탐지하는 단계; 및 상기 표적이 탐지되면, 상기 메인 빔이 탐지된 상기 표적 방향으로 유지되도록 조절하여 추적하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노멀 모드로 전환하는 단계는 상기 SAR 이미지에서 획득된 상기 표적에 대한 정보를 기반으로, 상기 노멀 모드에서 상기 표적을 식별할 수 있는지 판별하는 단계; 및 상기 노멀 모드에서 상기 표적을 식별할 수 있는 것으로 판별되면, 상기 노멀 모드로 전환하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법은 기존의 탐색기와 마찬가지로 유도 비행체의 진행 방향으로 배치된 안테나를 이용하여 표적을 탐지 추적할 뿐만 아니라, 그레이팅 로브를 이용하여 SAR 탐색도 수행할 수 있다. 그러므로 공간적 제약이 큰 유도 비행체에 단일 안테나로 2가지 탐지 방식을 모두 이용할 수 있어, 유도 비행체의 활용도를 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라, 제조 비용 상승을 최소억제할 수 있다.
도1 은 일반적인 SAR의 탐색 범위를 나타낸다.
도2 는 유도 비행체의 안테나 배치 구조 및 탐색 방향을 나타낸다.
도3 은 전자 빔 조향 기법을 이용하는 탐색기의 일부 구성을 나타낸다.
도4 는 본 발명에 따른 빔 운용 방법의 개념을 나타낸다.
도5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도3 은 전자 빔 조향 기법을 이용하는 탐색기의 구성을 나타낸다.
도3 을 참조하면, 전자 빔 조향 기법을 이용하는 탐색기는
미리 지정된 배치 구조에 따라 배치되는 복수개의 송수신 모듈(Transmit/Receive Module)(TRM)과 복수개의 송수신 모듈(TRM)로 전력을 공급하는 급전부(FEED), 복수개의 송수신 모듈(TRM)을 제어하여, 복수개의 복수개의 송수신 모듈(TRM) 각각이 방사하는 신호의 파형을 지정된 형태로 빔 포밍하는 빔 조향 제어기(Beam Steering Controller)(BSC) 및 탐색기의 탐색 범위를 결정하여, 빔 조향 제어기(BSC)로 탐색 제어 신호를 전송하는 신호 처리부(DSP)를 구비한다. 신호 처리부(DSP)는 빔 조향 제어기(BSC)로 탐색 제어 신호를 전송하여, 복수개의 송수신 모듈(TRM)을 제어하도록 하고, 복수개의 송수신 모듈(TRM)를 통해 전송된 수신 신호를 분석하여, 표적을 탐지한다. 그리고 신호 처리부(DSP)는 탐지된 표적의 방향을 유도 비행체의 제어부로 전송하여, 유도 비행체가 탐지된 표적 방향으로 이동하여 추적할 수 있도록 한다.
전자 빔 조향 기법에서는 수학식 1에 따라 송신 신호의 빔을 포밍하여, 조향 방향을 조절한다.
Figure 112016114659311-pat00001
여기서 Δφ는 제어 위상값이고, d는 송수신 모듈 사이의 거리이며, θ는 조향하고자 하는 빔 방향을 나타내고, λ는 송신 신호의 파장을 나타낸다.
안테나(ANT)의 지향 방향을 짐벌(GMB)을 이용하여 물리적으로 가변함으로써 탐색 범위를 조절하는 도2 의 탐색기와 달리, 도3 에 도시된 전자 빔 조향 기법을 이용한 탐색기는 수학식 1에 나타난 바와 같이, 안테나의 지향 방향을 물리적으로 변경하지 않고, 빔 조향 제어기(BSC)가 빔을 방사할 방향을 전자적으로 제어하므로, 전자주사식 기법이라고 불리우며, 현재 능동 전자주사식 위상 배열 레이더(Active Electronically Scanned Array : 이하 AESA)에 적용되고 있다.
그러나 전자 빔 조향 기법을 이용하더라도, 빔 포밍된 송신 신호를 유도 비행체의 진행 방향에 대해 수직 방향으로 조향하기는 어렵다.
도4 는 본 발명에 따른 빔 운용 방법의 개념을 나타낸다.
본 발명의 탐색기의 빔 운용 방법은 기본적으로 도3 에 도시된 전자 빔 조향 기법을 이용한다. 즉 복수개의 송수신 모듈(TRM)과 빔 조향 제어기(BSC)를 이용하여, 송신 신호를 빔 포밍하여 탐지 범위를 조절한다.
빔 포밍을 이용하는 전자 빔 조향 기법에서는 조향하고자 하는 방향으로 형성되는 메인 로브(Main lobe)인 메인 빔(MB) 이외에 메인 빔(MB)과 다른 방향으로 방사되는 다수의 사이드 로브(side lobe)가 발생한다. 사이드 로브는 배열된 송수신 모듈(TRM)의 개수가 증가할수록 증가되며, 사이드 로브의 크기는 다양하게 나타난다. 그리고 사이드 로브 중 가장 크기가 큰 사이드 로브를 그레이팅 로브(Grating lobe)(GL)라고 하며, 그레이팅 로브(GL)는 메인 빔(MB)에 대응하는 크기로 생성된다. 그리고 그레이팅 로브(GL)는 메인 빔(MB)과 동일한 크기로 생성될 수도 있다. 일반적으로 그레이팅 로브(GL)를 포함한 사이드 로브는 잡음을 유발하는 불필요한 신호 성분으로 인식되어, 대부분의 탐색기에서는 필터 등을 이용하여 최대한 억압되도록 구성된다. 또는 사이드 로브 자체를 억압하지 못하는 경우, 사이드 로브를 통해 방사되거나 수신되는 신호 성분이 최대한 제거되도록 필터링한다. 그러나 본 발명에서는 도4 와 같이, 메인 빔(MB)과 상이한 각도로 방사되는 그레이팅 로브(GL)를 SAR 탐색을 위한 신호로 이용한다.
즉 일반적인 탐색기에서는 빔 포밍된 송신 신호의 메인 빔(MB)만을 이용하는데 반해 본 발명에서는 도4 에 도시된 바와 같이, 그레이팅 로브 (GL)를 메인 빔(MB)와 더불어 이용 한다.
그리고 그레이팅 로브(GL)가 방사되는 각도는 수학식 2에 따라 결정된다.
Figure 112016114659311-pat00002
여기서 dmax는 송수신 모듈 사이의 최대 거리이며, θ0는 메인 빔과 그레이팅 로브 사이의 각도를 나타내고, λ는 송신 신호의 파장을 나타낸다.
수학식 2를 참조하면, 송신 신호의 파장(λ)과 송수신 모듈(TRM) 사이의 최대 거리(dmax)가 지정되면, 그레이팅 로브(GL)와 메인 빔(MB)과 사이의 각도 차(θ0)가 결정될 수 있음을 알 수 있다. 그리고 탐색기에서 이용하는 송신 신호의 파장(λ)과 송수신 모듈(TRM) 사이의 최대 거리(dmax)는 탐색기의 설계 단계에서 미리 결정될 수 있다. 이는 탐색기의 설계 시에 송수신 모듈(TRM) 사이의 최대 거리(dmax)를 조절하여, 탐색기는 메인 빔(MB)과 그레이팅 로브(GL) 사이의 각도 차(θ0)를 설정할 수 있음을 의미한다.
이에 탐색기는 메인 빔(MB)과 그레이팅 로브(GL) 사이의 각도 차(θ0)를 미리 확인할 수 있고, 메인 빔(MB)의 방사 방향은 전자 빔 조향 기법에 따라 조절할 수 있으므로, 그레이팅 로브(GL)의 방사 방향을 조절할 수 있다.
기존의 탐색기에서 전자 빔 조향 기법은 메인 빔(MB)의 방사 방향을 조절하기 위한 기법이기에 수직 방향을 탐색할 수 있도록 제어하는데 한계가 있었다. 그러나 그레이팅 로브(GL)의 경우, 메인 빔(MB)와 기본적으로 각도 차(θ0)를 갖고 생성되므로, 탐색기가 그레이팅 로브(GL)를 이용하는 경우, 메인 빔(MB)의 방향을 90도까지 조절할 필요가 없다. 즉 유도 비행 체의 진행 방향을 기준으로 그레이팅 로브(GL)가 90도 방향으로 방사되도록 조절하면 되므로, 메인 빔(MB)의 방사 각도는 90도에서 메인 빔(MB)과 그레이팅 로브(GL) 사이의 각도 차(θ0)를 차감한 각도로 조절되면 된다. 일예로 수학식 2에 따른 메인 빔(MB)과 그레이팅 로브(GL) 사이의 각도 차(θ0)가 60도로 계산된 경우, 메인 빔(MB)이 유도 비행체 진행 방향을 기준으로 30도 각도를 갖도록 조절되면, 그레이팅 로브(GL)은 유도 비행체의 진행 방향에 대해 수직 방향으로 방사된다.
결과적으로 그레이팅 로브(GL)을 이용하면, 탐색기의 진행 방향에 대해 수직 방향으로 펄스파 형태의 송신 신호를 방사하고, 반사파를 수신 신호로 수신하여, 고분해능 정밀 이미지를 획득하는 SAR 기법을 용이하게 사용할 수 있다.
본 발명에서 탐색기의 신호 처리부(DSP)는 탐색기의 운용 모드를 노멀 모드와 SAR 모드 중 하나로 결정하고, 결정된 운용 모드가 노멀 모드이면 기존의 탐색기와 마찬가지로 메인 빔(MB)를 이용하여 표적을 탐지 추적한다. 그러나 운용 모드가 SAR 모드이면, 그레이팅 로브(GL)을 이용하여, 고해상도의 SAR 이미지를 획득한다. 이때 신호 처리부(DSP)는 탐색기의 운용 모드에 무관하게 메인 빔(MB)과 그레이팅 로브(GL)를 동시에 이용하여 수신 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
그러나 메인 빔(MB)과 그레이팅 로브(GL)를 동시에 이용하는 경우, 신호 처리부(DSP)는 메인 빔(MB)와 그레이팅 로브(GL) 각각 통해 수신 신호가 수신될 수 있다. 이에 신호 처리부(DSP)는 빔 조향 제어기(BSC)를 통해 SAR 모드에서 메인 빔(MB)가 고각 방향에서 공중으로 향하도록 하여, 메인 빔(MB)으로 반사파가 수신되지 않도록 할 수 있다. 만일 메인 빔(MB)이 방사되는 방향에 표적이나 기타의 물체가 존재하여, 메인 빔(MB)으로 반사파가 수신되는 경우에는 메인 빔(MB)을 통해 수신된 신호와 그레이팅 로브(GL)를 통해 수신된 신호를 구분하여 SAR 이미지를 획득한다. 공중으로 향하는 메인 빔(MB)를 통해 수신되는 수신 신호는 도플러 성분을 가지게 되어, 송신 신호에 대비하여 주파수의 변화가 발생한다. 따라서 신호 처리부(DSP)는 수신 신호에 대한 신호 처리 과정에서 메인 빔(MB)를 통해 수신된 수신 신호와 그레이팅 로브(GL)를 통해 수신된 수신 신호를 구분할 수 있으며, 그레이팅 로브(GL)를 통해 수신된 수신 신호를 이용하여 SAR 이미지를 획득할 수 있다.
반면, 노멀 모드에서는 그레이팅 로브(GL)의 방사 방향을 조절하여, 그레이팅 로브(GL)의 영향을 최소화할 수 있다. 예를 들면, 유도 비행체가 이동하는 방향의 후방으로 그레이팅 로브(GL)이 향하도록 하여 그레이팅 로브(GL)로 수신되는 신호를 최소화하도록 할 수 잇다. 그러나 기존의 탐색기에서도 상기한 바와 같이 그레이팅 로브를 포함한 다수의 사이드 로브를 억압하기 위한 다양한 기법이 제안되어 있으므로, 메인 빔(MB)를 통해 수신된 수신 신호에 분리하여 표적을 탐지할 수도 있다.
그러나 메인 빔(MB)과 그레이팅 로브(GL)를 동시에 이용하지 않고, 각 운용 모드에 따라 구분하여 이용하는 경우, 탐색기의 탐색 정확도를 더욱 향상 시킬 수 있다.
기존의 탐색기는 상기한 바와 같이 메인 빔(MB)를 이용하고 그레이팅 로브(GL)를 포함한 사이드 로브를 통해 획득되는 신호는 최대한 억압하도록 필터링하였다. 그러나 본 발명에서는 탐색기가 메인 빔(MB)뿐만 아니라 그레이팅 로브(GL)도 이용해야 하므로, 송신 신호 및 수신 신호를 필터링하기 위한 구성을 수정할 필요가 있다. 다만 최근에는 하드웨어적 필터를 구성하여 필터링 하는 경우뿐만 아니라, 소프트웨어적으로 필터링을 수행하는 경우가 많다. 또한 하드웨어 필터가 구성되더라도, 하드웨어 필터가 필터링하는 신호를 소프트웨어 적으로 조절할 수 있도록 구성된다. 따라서 신호 처리부(DSP)는 하드웨어 변경 없이도 탐색기가 메인 빔(MB)뿐만 아니라 그레이팅 로브(GL)를 이용하여 신호를 구분하여 수신하도록 제어할 수 있다.
따라서 본 발명의 탐색기는 SAR 모드에서는 그레이팅 로브(GL)을 이용하여 지상에 대한 SAR 이미지를 획득하고, 획득된 SAR 이미지를 분석하여 유도 비행체가 지정된 경유지 또는 목적지로 이동하는지 여부를 판별하거나, 표적을 탐지할 수 있다. 그리고 표적을 추적 및 요격하는 경우에는 기존의 탐색기와 마찬가지로, 메인 빔(MB)를 이용하여 표적을 탐지 및 추적할 수 있다. 이때 탐색기의 신호 처리부(DSP)가 탐색기의 운용 모드를 SAR 모드에서 노멀 모드로 변경하는 기준은 일예로 SAR 모드에서 표적이 탐지 되는지 여부로 결정될 수 있다. 또는 노멀 모드에서 메인 빔(MB)의 빔 폭 내에서 표적과 클러터(clutter)를 구분할 수 있는 경우에 노멀 모드로 운용 모드를 변경할 수도 있다. 즉 신호 처리부(DSP)는 탐색기의 운용 초기에는 SAR 모드로 설정하고, 표적이 탐지되면 탐지된 표적을 용이하게 추적하여 요격할 수 있도록 노멀 모드로 변경할 수 있다.
도5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법을 나타낸다.
도3 및 4 를 참조하여, 도5 의 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법을 설명하면, 신호 처리부(DSP)는 우선 탐색기의 운용 모드를 노멀 모드 또는 SAR 모드로 설정한다(S11). 신호 처리부(DSP)는 유도 비행체의 동작 상태를 고려하여 운용 모드를 설정할 수 있으며, 유도 비행체의 운용 목적에 따라 미리 지정된 순서에 따라 운용 모드를 설정하거나, 사용자 명령에 응답하여 운용 모드를 설정할 수 있다. 예를 들어 유도 비행체가 미리 지정된 지상의 경유지 또는 목적지로 이동하는지를 판별하기 위해서는 SAR 모드로 설정할 수 있으며, 공중 또는 지상의 특정 표적을 추적 요격하기 위해서는 노멀 모드로 설정할 수 있다. 만일 유도 비행체가 표적을 탐지 추적하여 요격하는 유도 무기이고, 특히 지상의 표적을 요격하기 위한 유도 무기인 경우, 발사 초기에 SAR 모드로 설정되는 것이 바람직하다.
그리고 신호 처리부(DSP)는 설정된 운용 모드가 SAR 모드인지 판별한다(S12). 만일 설정된 운용 모드가 SAR 모드인 것으로 판별되면, 신호 처리부(DSP)는 빔 조향 제어기(BSC)로 탐색 제어 신호를 전송하여 복수개의 송수신 모듈(TRM) 각각을 제어함으로써, 그레이팅 로브(GL)가 유도 비행체의 이동 방향에 수직 방향으로 방사되도록 메인 빔(MB)의 각도를 조절하여 송신 신호를 방사한다(S13). 이때 메인 빔(MB)은 고각 방향에서는 공중을 향하도록 조절될 수 있다.
그리고 신호 처리부(DSP)는 그레이팅 로브(GL)로 수신된 수신 신호를 분석하여 SAR 이미지를 획득한다(S14). 이때 상기한 바와 같이 메인 빔(MB)는 고각 방향에서 공중을 향하도록 되어 있으므로, 대부분의 경우 메인 빔(MB)를 통해서 수신 신호가 수신되지 않는다. 따라서 그레이팅 로브(GL)로 수신된 수신 신호를 용이하게 분석할 수 있다. 다만 공중에서 메인 빔(MB)가 방사되는 방향에 물체가 존재하는 경우에, 메인 빔(MB)을 통해 수신되는 수신 신호가 발생할 수 있으나, 이 경우에도 메인 빔(MB)을 통해 수신된 수신 신호에는 도플러 효과에 의한 주파수 변동이 포함되므로, 신호 처리부(DSP)는 그레이팅 로브(GL)로 수신된 수신 신호와 용이하게 구분하여 SAR 이미지를 획득할 수 있다.
신호 처리부(DSP)는 SAR 이미지가 획득되면, 획득된 SAR 이미지를 분석한다(S15). 그리고 SAR 이미지 분석 결과, 기설정된 표적이 포함되어 있는지 판별한다(S16). 표적이 포함되어 있지 않은 것으로 판별되면, 신호 처리부(DSP)는 계속하여 SAR 이미지를 획득하고 분석한다. 그러나 표적이 포함된 것으로 판별되면, 노멀 모드로의 전환 여부를 판별한다(S17). 이는 SAR 모드에서 표적이 판별되었더라도, 노멀 모드에서는 표적을 탐지하는 방식의 차이로 인해 표적을 판별할 수 없는 경우가 발생할 수 있기 때문이다. 신호 처리부(DSP)는 SAR 모드에서 표적이 판별된 즉시 노멀 모드로 전환하기 보다, 유도 비행체가 노멀 모드에서 표적을 판별할 수 있는 거리로 접근한 것으로 판별되는 경우에 노멀 모드로 전환하도록 함으로써, 표적에 대한 추적이 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다. 다만 유도 비행체의 이동 방향을 기준으로 SAR 모드와 노멀 모드 각각이 표적을 탐색하는 범위가 상이하므로, 모드 전환 과정에서 표적을 탐지하는 유도 비행체의 이동 방향이 가변될 필요가 있다. 즉 연속적인 표적 추적이 용이하지 않다. 따라서 신호 처리부(DSP)는 SAR 모드에서 표적이 판별되면, 판별된 표적의 위치를 기록하고, 노멀 모드로 모드 전환 후 기록된 표적의 위치 방향으로 추적할 수 도 있다. 이 경우, 노멀 모드로 전환 여부를 판별하는 단계(S17)를 별도로 설정할 필요없이, SAR 이미지에서 표적이 탐지되면, 곧바로 노멀 모드로 전환하도록 구성될 수도 있다.
한편, 신호 처리부(DSP)는 노멀 모드로 전환되면, 메인 빔(MB)이 탐색 범위로 향하도록 조절한다(S18). 이때 신호 처리부(DSP)는 이전 SAR 모드에서 표적이 탐지되었다면, 탐지된 표적 방향으로 메인 빔(MB)가 향하도록 조절한다.
그리고 신호 처리부(DSP)는 메인 빔(MB)을 통해 수신된 수신 신호를 분석하여 표적을 탐색한다(S19). 이때 신호 처리부(DSP)는 그레이팅 로브(GL)로 수신된 수신 신호를 필터링하여 제거하거나, 그레이팅 로브(GL)의 지향 방향을 조절함으로써, 메인 빔(MB)을 통해 수신된 수신 신호를 그레이팅 로브(GL)로 수신된 수신 신호와 구분하여 표적을 탐색할 수 있다.
만일 표적이 탐지되면, 신호 처리부(DSP)는 탐지된 표적을 추적한다(S21). 그러나 표적이 탐지되지 않으면, 다시 운용 모드를 SAR 모드 또는 노멀 모드 중 하나로 설정하여 표적을 탐색할 수 있다(S11).
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터가 실행시킬수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서 구현하는 것이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 신호 처리부, 빔 조향 제어기 및 복수개의 송수신 모듈을 구비하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법에 있어서,
    상기 신호 처리부가 상기 탐색기의 운용 모드를 설정하는 단계;
    상기 운용 모드가 SAR 모드이면, 상기 신호 처리부가 상기 빔 조향 제어기를 통해 상기 복수개의 송수신 모듈을 통해 방사되는 송신 신호에 대한 메인 빔의 방향을 제어하여, 그레이팅 로브가 상기 유도 비행체의 이동 방향과 수직 방향으로 향하도록 조절하는 단계;
    상기 신호 처리부가 상기 그레이팅 로브를 통해 수신된 수신 신호를 분석하여 SAR 이미지를 획득하고, 획득된 상기 SAR 이미지를 분석하는 단계; 및
    분석된 상기 SAR 이미지에 표적이 포함된 것으로 판별되면, 상기 신호 처리부가 상기 운용 모드를 노멀 모드로 전환하고, 상기 메인 빔을 통해 표적을 탐색하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 수직 방향으로 향하도록 조절하는 단계는
    상기 송신 신호의 파장과 상기 복수개의 송수신 모듈 사이의 최대 거리를 이용하여 계산된 상기 메인 빔과 상기 그레이팅 로브 사이의 각도를 기반으로, 상기 그레이팅 로브가 상기 유도 비행체의 이동 방향과 수직 방향으로 향하도록 상기 메인 빔의 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 수직 방향으로 향하도록 조절하는 단계는
    상기 메인 빔이 고각 방향에서 공중을 향하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 SAR 이미지를 분석하는 단계는
    상기 그레이팅 로브를 통해 수신된 상기 수신 신호와 더불어 상기 메인 빔을 통해 상기 수신 신호가 인가되면, 상기 메인 빔을 통해 수신된 상기 수신 신호를 도플러 효과에 의해 발생된 주파수 변동에 기반하여 제거하는 것을 특징으로 하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 메인 빔을 통해 표적을 탐색하는 단계는
    상기 탐색기의 운용 모드를 상기 메인 빔을 통해 표적을 탐색하는 상기 노멀 모드로 전환하는 단계;
    상기 SAR 이미지에서 판별된 표적 방향으로 상기 메인 빔 방향을 조절하는 단계;
    상기 메인 빔을 통해 수신된 수신 신호를 분석하여, 상기 표적을 탐지하는 단계; 및
    상기 표적이 탐지되면, 상기 메인 빔이 탐지된 상기 표적 방향으로 유지되도록 조절하여 추적하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 노멀 모드로 전환하는 단계는
    상기 SAR 이미지에서 획득된 상기 표적에 대한 정보를 기반으로, 상기 노멀 모드에서 상기 표적을 식별할 수 있는지 판별하는 단계; 및
    상기 노멀 모드에서 상기 표적을 식별할 수 있는 것으로 판별되면, 상기 노멀 모드로 전환하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 메인 빔을 통해 표적을 탐색하는 단계는
    상기 노멀 모드에서 상기 표적이 탐지되지 않으면, 상기 탐색기의 운용 모드를 상기 SAR 모드로 전환하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법.
KR1020160156549A 2016-11-23 2016-11-23 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법 KR101733039B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160156549A KR101733039B1 (ko) 2016-11-23 2016-11-23 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160156549A KR101733039B1 (ko) 2016-11-23 2016-11-23 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101733039B1 true KR101733039B1 (ko) 2017-05-08

Family

ID=60164410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160156549A KR101733039B1 (ko) 2016-11-23 2016-11-23 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101733039B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108008388A (zh) * 2017-11-27 2018-05-08 上海航天测控通信研究所 一种星载相控阵sar载荷波束控制方法
KR20190093739A (ko) 2018-01-10 2019-08-12 국방과학연구소 Pga 기반의 표적 탐지용 영상 생성 방법 및 그 장치
KR102159695B1 (ko) 2019-10-24 2020-09-24 국방과학연구소 인터리브드 sar 영상을 복원하는 장치 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028704A (ja) 1998-07-07 2000-01-28 Nec Corp レーダ装置
JP2003023689A (ja) 2001-07-09 2003-01-24 Sony Corp 可変指向性超音波スピーカシステム
JP2004508087A (ja) 2000-09-08 2004-03-18 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 高調波空間合成を利用する超音波診断画像処理システムおよび方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028704A (ja) 1998-07-07 2000-01-28 Nec Corp レーダ装置
JP2004508087A (ja) 2000-09-08 2004-03-18 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 高調波空間合成を利用する超音波診断画像処理システムおよび方法
JP2003023689A (ja) 2001-07-09 2003-01-24 Sony Corp 可変指向性超音波スピーカシステム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108008388A (zh) * 2017-11-27 2018-05-08 上海航天测控通信研究所 一种星载相控阵sar载荷波束控制方法
CN108008388B (zh) * 2017-11-27 2021-07-27 上海航天测控通信研究所 一种星载相控阵sar载荷波束控制方法
KR20190093739A (ko) 2018-01-10 2019-08-12 국방과학연구소 Pga 기반의 표적 탐지용 영상 생성 방법 및 그 장치
KR102159695B1 (ko) 2019-10-24 2020-09-24 국방과학연구소 인터리브드 sar 영상을 복원하는 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102516365B1 (ko) 차량용 radar 제어 방법 및 장치
US10613196B2 (en) Apparatus for processing signals of radar and method for processing signals thereof
KR101750500B1 (ko) Ka 대역 신호를 이용한 비행체 요격 시스템 및 방법
US4910674A (en) Navigation of aircraft by correlation
KR101775688B1 (ko) 다중 센서를 이용하여 표적을 추적하기 위한 장치 및 그 방법
KR101914281B1 (ko) 표적 추적 장치 및 방법
US11342684B2 (en) Dual edge-fed slotted waveguide antenna for millimeter wave applications
KR101733039B1 (ko) 유도 비행체용 탐색기의 빔 운용 방법
KR101750507B1 (ko) 합성 개구 레이더 탐색기를 구비하는 유도 비행체 및 이의 표적 추적 방법
US9739570B1 (en) Gimbal-assisted radar detection system for unmanned aircraft system (UAS)
KR101742056B1 (ko) 합성 개구 레이더 탐색기의 표적 추적 방법
US20200081115A1 (en) Coordinated detecting of objects in an airspace
JP2016138858A (ja) 前方側方同時監視型地中レーダ装置
KR101800283B1 (ko) W대역 밀리미터파 탐색기용 이중편파를 이용하는 표적 각도 추정 장치 및 방법
US10775496B2 (en) Method of guidance of an aerial target, in particular in the vertical landing phase, and radar system implementing such a method
KR101857133B1 (ko) Iir 영상 탐색기 및 w대역 밀리미터파 탐색기를 이용한 rcs 예측 기반 표적 탐지 방법 및 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램
KR20200131349A (ko) 메타 물질 안테나 사이드 로브 특성을 포함하는 물체 검출 장치 및 방법
KR102197086B1 (ko) 대공 표적 추적을 위한 표적 정밀 추적 장치 및 방법
US20230400282A1 (en) Countermeasure system having a confirmation device and method thereof
KR101790123B1 (ko) 비행체 요격용 반능동 유도 비행체
DK2761245T3 (en) Active protection system
US20150287224A1 (en) Virtual tracer methods and systems
KR101790124B1 (ko) 반능동 비행체 요격 시스템 및 방법
KR101750499B1 (ko) W 대역 신호를 이용한 차량 요격 시스템 및 방법
KR101739968B1 (ko) 유도 비행체용 탐색기의 표적 추적 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200312

Year of fee payment: 4