KR101751800B1 - 레이더 빔 시뮬레이션 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents

레이더 빔 시뮬레이션 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이더 빔 시뮬레이션 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 양상에 따른 레이더 빔 시뮬레이션 장치는 파랑 에코의 발생 위치를 예측하기 위한 시뮬레이션에 있어서, 외부 전자기기로부터 대기 정보를 수신하는 통신부; 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 변수 정보를 미리 저장하는 저장부; 및 상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 수정 굴절률을 산출하고, 상기 수정 굴절률에 기초하여 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 적용되는 알고리즘에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도에 대한 시뮬레이션 결과를 획득하고, 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 파랑 에코가 발생하는 거리에 대한 정보를 획득하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

레이더 빔 시뮬레이션 방법 및 이를 수행하기 위한 장치{RADAR BEAM SIMULATION METHOD AND DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 레이더 빔 시뮬레이션 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대기 굴절률에 기초하여 레이더 빔의 고도각 별 진행거리 및 고도를 시뮬레이션 함으로써 파랑 에코 발생 지점을 시뮬레이션 할 수 있는 레이더 빔 시뮬레이션 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
레이더 빔을 이용한 기상 관측은 레이더 기지에서 방출한 레이더 빔이 대기 중의 강우 입자에 반사되고, 반사된 레이더 빔을 레이더 기지에서 수신하는 방법을 사용하고 있다.
레이더 빔의 경우, 대기 상태에 따라 빔의 굴절이 일어나게 된다. 이러한 굴절은 레이더 빔의 이동 경로를 변화하게 하여 레이더 빔에 의해 수집되는 에코 데이터에 오류를 불러오게 된다.
특히 레이더 빔의 고도각이 낮은 경우, 굴절에 의해 레이더 빔이 해수면으로 향할 수 있으며, 파도에 반사되어 레이더 빔이 수신하게 되면 파랑 에코가 발생할 수 있다.
이러한 파랑 에코는 강우 에코와 혼선을 줄 수 있으며, 따라서, 기상 예보의 정확성을 떨어뜨리는 원인이 된다.
본 발명의 일 과제는 대기 굴절률에 기초하여 레이더 빔의 고도각 별 진행거리 및 고도를 시뮬레이션 함으로써 파랑 에코 발생 지점을 시뮬레이션 할 수 있는 레이더 빔 시뮬레이션 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 파랑 에코의 발생 위치를 예측하기 위한 시뮬레이션에 있어서, 외부 전자기기로부터 대기 정보를 수신하는 통신부; 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 변수 정보를 미리 저장하는 저장부; 및 상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 대기 굴절률을 산출하고, 상기 대기 굴절률에 기초하여 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 적용되는 알고리즘에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도에 대한 시뮬레이션 결과를 획득하고, 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 파랑 에코가 발생하는 거리에 대한 정보를 획득하는 제어부;를 포함하는 레이더 빔 시뮬레이션 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 파랑 에코의 발생 위치를 예측하기 위한 시뮬레이션 방법에 있어서, 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 변수 정보를 획득하는 단계; 대기 굴절률 산출에 필요한 대기 정보를 획득하는 단계; 상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 상기 대기 굴절률을 산출하는 단계; 상기 대기 굴절률이 미리 정해진 기준 이상인지 여부에 기초하여 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 적용되는 알고리즘에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도에 대한 시뮬레이션 결과를 획득하는 단계;를 포함하는 레이더 빔 시뮬레이션 방법.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 대기 굴절률에 기초하여 레이더 빔의 고도각 별 진행거리 및 고도를 시뮬레이션 함으로써 파랑 에코 발생 지점을 시뮬레이션 할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 빔 시뮬레이션 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 빔 시뮬레이션 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 결과의 예시도이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 파랑 에코의 발생 위치를 예측하기 위한 시뮬레이션에 있어서, 외부 전자기기로부터 대기 정보를 수신하는 통신부; 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 변수 정보를 미리 저장하는 저장부; 및 상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 대기 굴절률을 산출하고, 상기 대기 굴절률에 기초하여 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 적용되는 알고리즘에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도에 대한 시뮬레이션 결과를 획득하고, 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 파랑 에코가 발생하는 거리에 대한 정보를 획득하는 제어부;를 포함하는 레이더 빔 시뮬레이션 장치가 제공될 수 있다.
또 상기 알고리즘은 과대굴절 알고리즘 및 지구유효 반경 알고리즘이고, 상기 제어부는 상기 과대굴절 알고리즘 및 상기 지구유효 반경 알고리즘 중 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단할 수 있다.
또 상기 제어부는 상기 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00001
미만인 경우, 과대굴절 알고리즘을 적용하여 상기 시뮬레이션 결과를 획득하고, 상기 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00002
이상인 경우, 지구유효 반경 알고리즘을 적용하여 상기 시뮬레이션 결과를 획득할 수 있다.
또 상기 제어부는 상기 레이더 빔의 고도각 별로 상기 거리별 고도가 0m가 되는 위치를 파랑 에코 시작 지점으로 판단하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 파랑 에코의 발생 위치를 예측하기 위한 시뮬레이션 방법에 있어서, 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 변수 정보를 획득하는 단계; 대기 굴절률 산출에 필요한 대기 정보를 획득하는 단계; 상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 상기 대기 굴절률을 산출하는 단계; 상기 대기 굴절률이 미리 정해진 기준 이상인지 여부에 기초하여 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 적용되는 알고리즘에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도에 대한 시뮬레이션 결과를 획득하는 단계;를 포함하는 레이더 빔 시뮬레이션 방법이 제공될 수 있다.
또 상기 알고리즘은 과대굴절 알고리즘 및 지구유효 반경 알고리즘이고, 상기 알고리즘을 판단하는 단계는 상기 과대굴절 알고리즘 및 상기 지구유효 반경 알고리즘 중 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하는 단계인 레이더 빔 시뮬레이션 방법이 제공될 수 있다.
또 상기 과대굴절 알고리즘은 하기 식 3에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도를 산출하는 알고리즘일 수 있다.
식3)
Figure 112015073340300-pat00003
(식 3에 있어서, h는 레이더 빔의 고도, s는 레이더 빔의 지면상의 진행 거리, Ø는 레이더 빔의 고도각, a는 지구의 반경, B0는 굴절률의 변화임.)
또 상기 지구유효 반경 알고리즘은 하기 식 4에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도를 산출하는 알고리즘일 수 있다.
식4)
Figure 112015073340300-pat00004
(식 4에서 h는 레이더 빔의 고도, Ø는 레이더 빔의 고도각, r은 레이더 빔의 대기 중 진행거리, ae는 유효지구반경임.)
또 상기 알고리즘을 판단하는 단계는 상기 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00005
미만인 경우, 과대굴절 알고리즘을 적용하도록 판단하고, 상기 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00006
이상인 경우, 지구유효 반경 알고리즘을 적용하도록 판단하는 단계일 수 있다.
또 상기 대기 굴절률은 대기의 굴절지수에 기초하여 산출되고, 상기 대기 굴절률은 하기 식 1에 의해 산출될 수 있다.
식1)
Figure 112015073340300-pat00007
(식 1에서 N은 대기 굴절률이고, n은 대기의 굴절지수임)
또 상기 알고리즘을 판단하는 단계는 상기 대기 굴절률을 대체한 수정 굴절률 굴절률이 미리 정해진 기준 이상인지 여부에 기초하여 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하는 단계이고 상기 수정 굴절률은 하기 식 2에 의해 산출될 수 있다.
식2)
Figure 112015073340300-pat00008
(식2 에서 M은 수정 굴절률이고, N은 대기 굴절률이며, z는 미터(m)단위의 고도임.)
또 상기 시뮬레이션 결과를 획득하는 단계는 상기 레이더 빔의 고도각 별로 거리별 고도가 0m가 되는 위치를 획득하는 단계일 수 있다.
또 상기 레이더 빔의 고도각 별로 거리별 고도가 0이 되는 위치를 파랑 에코 시작 지점으로 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 빔 시뮬레이션 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 레이더 빔 시뮬레이션 장치(1000)는 통신부(1100), 저장부(1200) 및 제어부(1300)를 포함할 수 있다.
통신부(1100)는 외부 전자기기로부터 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 데이터를 수신할 수 있으며, 저장부(1200)는 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 알고리즘 및 데이터를 미리 저장할 수 있다.
또한 제어부(1300)는 통신부(1100)를 통하여 획득한 데이터 및 저장부(1200)에 미리 저장된 알고리즘과 데이터에 기초하여 레이더 빔 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
통신부(1100)는 외부 전자기기와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 통신부(1100)는 외부 전자기기로부터 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 데이터를 수신할 수 있으며, 필요한 데이터를 외부 전자기기에 요청할 수 있다.
통신부(1100)는 유선 통신 방식 또는 유선 통신 방식으로 외부 전자기기와 연결될 수 있다.
통신부(1100)가 유선 통신 방식으로 외부 전자기기와 연결되는 경우, 통신부(1100)는 유선 통신 방식을 지원하기 위한 모듈로 제공될 수 있다. 여기서, 유선 통신 방식은 예를 들어 LAN, WAN, 이더넷(Ethernet), 유에스비(USB)방식, 전화선 방식, 전력선 방식, 시리얼 방식 및 패러럴 방식 중 적어도 하나의 유선 통신 방식일 수 있다.
통신부(1100)가 무선 통신 방식으로 외부 전자기기와 연결되는 경우, 통신부(1100)는 무선 통신 방식을 지원하기 위한 모듈로 제공될 수 있다. 여기서, 무선 통신 방식은 예를 들어 와이파이(Wifi), 블루투스(bluetooth), 지그비(Zigbee), 코드 분할 다원접속(CDMA, Code Division Multiple Access), LTE(Long term evolution), 3G(3Generation) 등의 원거리 무선 통신 방식일 수 있다.
저장부(1200)는 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 알고리즘 및 데이터를 미리 저장할 수 있다.
예를 들어 저장부(1200)는 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 프로그램인 한국형레이더처리프로그램(KLRPS), 기상 수치 모델(WRF, Weather Research and Forecasting), 변수 정보, 대기 정보, 지구유효반경 알고리즘 및 과대굴절 알고리즘 중 적어도 하나에 대한 프로그램을 저장할 수 있다.
제어부(1300)는 레이더 빔 시뮬레이션 장치(1000)에 포함된 구성의 동작을 제어할 수 있으며, 레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 동작을 수행할 수 있다.
제어부(1300)의 구체적인 동작에 대해서는 이하 도 2 및 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 빔 시뮬레이션 방법의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 변수 정보를 획득하는 단계(S100), 대기 정보를 획득하는 단계(S120), 수정 굴절률을 산출하는 단계(S140), 적용 알고리즘을 판단하는 단계(S160), 과대굴절 알고리즘을 적용하는 단계(S180), 지구유효반경 알고리즘을 적용하는 단계(S200) 및 시뮬레이션 결과를 획득하는 단계(S220)를 포함할 수 있다.
변수 정보를 획득하는 단계(S100)는 시뮬레이션에 필요한 변수들에 대한 정보를 획득하는 단계일 수 있으며, 대기 정보를 획득하는 단계(S120)는 굴절률 산출에 필요한 대기 정보를 획득하는 단계일 수 있다. 수정 굴절률을 산출하는 단계(S140)는 대기 정보에 기초하여 수정 굴절률을 산출하는 단계일 수 있으며, 적용 알고리즘을 판단하는 단계(S160)는 산출된 수정 굴절률에 기초하여 적용할 알고리즘을 판단하는 단계일 수 있다. 과대굴절 알고리즘을 적용하는 단계(S180)는 과대굴절 알고리즘을 적용하여 레이더 빔 고도를 산출하는 단계일 수 있으며, 지구유효반경 알고리즘을 적용하는 단계(S200)는 지구유효반경 알고리즘을 적용하여 레이더 빔 고도를 산출하는 단계일 수 있다. 또한 시뮬레이션 결과를 획득하는 단계(S220)는 산출된 레이더 빔 고도에 기초하여 시뮬레이션 결과를 획득하는 단계일 수 있다.
제어부(1300)는 변수 정보를 획득할 수 있다(S100).
제어부(1300)는 시뮬레이션에 필요한 변수 정보를 획득할 수 있다.
여기서 변수 정보는 원주율의 값, 도메인의 크기, 해상도 및 기준 위경도 정보 중 적어도 하나일 수 있다.
제어부(1300)는 저장부(1200)에 미리 저장된 변수 정보를 획득할 수 있으며, 통신부(1100)를 통하여 외부 전자기기로부터 변수 정보를 획득할 수 있다.
제어부(1300)는 대기 정보를 획득할 수 있다(S120).
제어부(1300)는 레이더 자료, 지형고도자료(DEM), KLAPS 분석장 중 적어도 하나에 기초하여 대기 정보를 획득할 수 있다. 여기서 대기 정보는 기압, 대기 중 수증기량, 온도, 압력, 고도별 압력, 고도별 온도, 대기의 굴절지수 및 풍속 등에 대한 정보일 수 있다.
제어부(1300)는 대기 굴절률을 산출할 수 있다(S140).
제어부(1300)는 미리 저장된 대기 굴절률 산출 수식에 기초하여 대기 굴절률을 산출할 수 있다. 여기서 대기 굴절률은 대기가 빛을 굴절시키는 정도일 있다.
대기 굴절률은 기상 레이더에 사용되는 전자기파의 대기의 굴절지수가 상대 유전율에 선형 관계인 것에 기초한 수식에 의하여 산출될 수 있으며, 하기 식 1에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112015073340300-pat00009
식 1에서 N은 대기 굴절률이고, n은 대기의 굴절지수일 수 있다.
제어부(1300)는 대기 굴절률에 기초하여 수정 굴절률을 산출할 할 수 있다.
수정 굴절률은 대기 굴절률에서 대기의 고도를 더 고려한 산출 수식에 기초하여 산출될 수 있으며, 하기 식 2 에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112015073340300-pat00010
식 2에서 M은 수정 굴절률이고, N은 대기 굴절률이며, z는 미터(m)단위의 고도이다.
제어부(1300)는 적용 알고리즘을 판단할 수 있다(S160).
제어부(1300)는 산출된 대기 굴절률이 미리 정해진 기준 이하인지 여부에 기초하여 시뮬레이션을 위하여 적용할 알고리즘을 판단할 수 있다. 여기서 미리 정해진 기준은 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00011
이하인지 여부일 수 있다. 또한, 제어부(1300)는 대기 굴절률을 대체하여 수정 굴절률이 미리 정해진 기준 이하인지 여부에 기초하여 시뮬레이션을 위하여 적용할 알고리즘을 판단할 수 있다.
제어부(1300)는 산출된 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00012
이하인 경우, 과대굴절 알고리즘을 적용할 수 있으며, 산출된 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00013
보다 큰 경우, 지구유효반경 알고리즘을 적용할 수 있다.
제어부(1300)는 과대굴절 알고리즘을 적용할 수 있다(S180).
제어부(1300)는 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00014
이하인 경우, 과대굴절 알고리즘을 적용할 수 있다. 여기서 과대굴절 알고리즘은 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00015
이하인 경우, 레이더 빔 고도 및 진행거리를 산출하기 위한 수식일 수 있다.
제어부(1300)는 하기 식 3에 기초하여 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다.
Figure 112015073340300-pat00016
Figure 112015073340300-pat00017
(b)
식 3에서 h는 레이더 빔의 고도, s는 레이더 빔의 지면상의 진행 거리, Ø는 레이더 빔의 고도각, a는 지구의 반경, B0는 굴절률의 변화이다.
예를 들어, 제어부(1300)는 식 3에 기초하여 레이더 빔의 진행거리 산출 시 초기 레이더 빔의 고도값 및 식 3(a)에 기초하여 레이더 빔의 고도에 따른 진행거리를 산출할 수 있으며, 이후 식 3(b)에 의해 산출되는 레이더 빔의 진행 고도각 θ값을 식 3(a)의 φ에 대입하여 초기 레이더 빔의 고도에서 다시 레이더 빔이 진행할 경우 레이더 빔의 고도에 따른 진행거리를 산출할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 측정 고도각 0.5°에 대한 레이더 빔의 고도를 산출할 경우, 제어부(1300)는 초기 레이더 빔의 고도 0.25KM에 대한 진행거리를 구할 수 있으며 이 지점으로부터 다시 레이더 빔이 진행할 경우 식 3(b)에 의해 수정된 고도각으로 진행하게 된다. 이러한 방법을 반복 계산하여 레이더 빔이 진행할 때마다 수정된 고도각이 적용되며, 이로 인해 레이더 빔이 휘어지게 된다. ,
제어부(1300)는 레이더 빔의 최대 측정 거리에 대하여 레이더 빔의 진행 거리별 고도를 산출할 수 있으며, 레이더 빔의 고도가 0m에 되는 지점까지 레이더 빔의 진행 거리별 고도를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 지구유효반경 알고리즘을 적용할 수 있다(S200).
제어부(1300)는 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00018
보다 큰 경우, 지구유효반경 알고리즘을 적용할 수 있다.
제어부(1300)는 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00019
보다 큰 경우, 유효지구반경 알고리즘을 적용할 수 있다. 여기서 유효지구반경 알고리즘은 대기 굴절률이 -157
Figure 112015073340300-pat00020
이상인 경우, 레이더 빔 고도 및 진행거리를 산출하기 위한 수식일 수 있다.
제어부(1300)는 하기 식 4에 기초하여 레이더 빔 고도를 산출할 수 있다.
Figure 112015073340300-pat00021
식 4에서 h는 레이더 빔의 고도, Ø는 레이더 빔의 고도각, r은 레이더 빔의 대기 중 진행거리, ae 는 유효지구반경일 수 있다.
제어부(1300)는 하기 식 5에 기초하여 레이더 빔의 진행 거리를 산출할 수 있다.
Figure 112015073340300-pat00022
식 5에서 S는 레이더 빔의 지면상의 진행거리, ae는 유효지구반경, φ는 레이더 빔의 고도각, h는 레이더 빔의 고도이다.
제어부(1300)는 ae의 값을 4/3 x 지구 반경의 값으로 적용할 수 있으며, 별도의 수식을 이용하여 산출된 값을 적용할 수 있다.
제어부(1300)는 지구반경 및 대기의 굴절지수의 변화, 대기 굴절률의 변화에 기초하여 ae값을 산출할 수 있다. 제어부(1300)는 하기 식 6에 의해 ae값을 산출할 수 있다.
Figure 112015073340300-pat00023
식 6에서 a는 지구반경, dn/dh는 고도에 따른 대기의 굴절지수의 변화, dN/dh는 고도에 따른 대기 굴절률의 변화이다.
제어부(1300)는 식 4 내지 6에 기초하여 레이더 빔의 고도각 별 레이더 빔 고도 및 레이더 빔의 지면상의 진행 거리를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 시뮬레이션 결과를 획득할 수 있다(S220).
제어부(1300)는 산출된 레이더 빔의 고도각 별 레이더 빔 고도 및 레이더 빔의 지면상의 진행 거리에 기초하여 시뮬레이션 결과를 획득할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 결과의 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이. 제어부(1300)는 레이더를 기준으로 거리별 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(1300)는 레이더 고도각에 따라 레이더를 기준으로 거리별 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 미리 선택된 레이더 고도각에 대한 레이더 기준 거리별 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1300)는 파랑 에코를 시뮬레이션 하기 위하여 고도각 0.5에 대한 레이더 기준 거리별 레이더 빔의 고도를 산출할 수 있다.
제어부(1300)는 시뮬레이션 결과 레이더 빔의 고도각 별로 레이더 고도가 0m가 되는 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다.
제어부(1300)는 시뮬레이션 결과 레이더 고도가 0m가 되는 위치가 해수면인 경우, 해당 지점 이후에 위치하는 에코는 파랑 에코로 판단할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1000 : 레이더 빔 시뮬레이션 장치 1100 : 통신부
1200 : 저장부 1300 : 제어부

Claims (14)

  1. 파랑 에코의 발생 위치를 예측하기 위한 시뮬레이션에 있어서,
    외부 전자기기로부터 대기 정보를 수신하는 통신부;
    레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 변수 정보를 미리 저장하는 저장부; 및
    상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 대기 굴절률을 산출하고, 상기 대기 굴절률에 기초하여 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 적용되는 알고리즘에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도에 대한 시뮬레이션 결과를 획득하고, 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 파랑 에코가 발생하는 거리에 대한 정보를 획득하는 제어부;를 포함하는
    레이더 빔 시뮬레이션 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 알고리즘은 과대굴절 알고리즘 및 지구유효 반경 알고리즘이고,
    상기 제어부는 상기 과대굴절 알고리즘 및 상기 지구유효 반경 알고리즘 중 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하는
    레이더 빔 시뮬레이션 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 대기 굴절률이 -157
    Figure 112015073340300-pat00024
    이하인 경우, 과대굴절 알고리즘을 적용하여 상기 시뮬레이션 결과를 획득하고, 상기 대기 굴절률이 -157
    Figure 112015073340300-pat00025
    보다 큰 경우, 지구유효 반경 알고리즘을 적용하여 상기 시뮬레이션 결과를 획득하는
    레이더 빔 시뮬레이션 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 레이더 빔의 고도각 별로 상기 거리별 고도가 0m가 되는 위치를 파랑 에코 시작 지점으로 판단하는 것을 더 포함하는
    레이더 빔 시뮬레이션 장치.
  5. 파랑 에코의 발생 위치를 예측하기 위한 시뮬레이션 방법에 있어서,
    레이더 빔 시뮬레이션에 필요한 변수 정보를 획득하는 단계;
    대기 굴절률 산출에 필요한 대기 정보를 획득하는 단계;
    상기 대기 정보 및 상기 변수 정보에 기초하여 상기 대기 굴절률을 산출하는 단계;
    상기 대기 굴절률이 미리 정해진 기준 이상인지 여부에 기초하여 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 적용되는 알고리즘에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도에 대한 시뮬레이션 결과를 획득하는 단계;를 포함하는
    레이더 빔 시뮬레이션 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 알고리즘은 과대굴절 알고리즘 및 지구유효 반경 알고리즘이고,
    상기 알고리즘을 판단하는 단계는 상기 과대굴절 알고리즘 및 상기 지구유효 반경 알고리즘 중 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하는 단계인
    레이더 빔 시뮬레이션 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 과대굴절 알고리즘은 하기 식 3에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도를 산출하는 알고리즘인
    레이더 빔 시뮬레이션 방법.
    식 3)
    Figure 112015073340300-pat00026

    (식 3에 있어서, h는 레이더 빔의 고도, s는 레이더 빔의 지면상의 진행 거리, Ø는 레이더 빔의 고도각, a는 지구의 반경, B0는 굴절률의 변화임.)
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 지구유효 반경 알고리즘은 하기 식 4에 기초하여 레이더 빔의 고도각에 따른 거리별 고도를 산출하는 알고리즘인
    레이더 빔 시뮬레이션 방법.
    식 4)
    Figure 112015073340300-pat00027

    (식 4에서 h는 레이더 빔의 고도, Ø는 레이더 빔의 고도각, r은 레이더 빔의 대기 중 진행거리, ae는 유효지구반경임.)
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 알고리즘을 판단하는 단계는
    상기 대기 굴절률이 -157
    Figure 112015073340300-pat00028
    이하 인 경우, 과대굴절 알고리즘을 적용하도록 판단하고, 상기 대기 굴절률이 -157
    Figure 112015073340300-pat00029
    보다 큰 경우, 지구유효 반경 알고리즘을 적용하도록 판단하는 단계인
    레이더 빔 시뮬레이션 방법.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 대기 굴절률은 대기의 굴절지수에 기초하여 산출되고, 상기 대기 굴절률은 하기 식 1에 의해 산출되는
    레이더 빔 시뮬레이션 방법.
    식 1)
    Figure 112015073340300-pat00030

    (식 1에서 N은 대기 굴절률이고, n은 대기의 굴절지수임)
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 알고리즘을 판단하는 단계는 상기 대기 굴절률을 대체한 수정 굴절률이 미리 정해진 기준 이상인지 여부에 기초하여 상기 레이더 빔 시뮬레이션에 적용할 알고리즘을 판단하는 단계이고,
    상기 수정 굴절률은 상기 대기 굴절률에 기초하여 하기 식 2에 의해 산출되는
    레이더 빔 시뮬레이션 방법.
    식 2)

    (식2에서 M은 수정 굴절률이고, N은 대기 굴절률이며, z는 미터(m)단위의 고도임.)
  12. 제5 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 결과를 획득하는 단계는 상기 레이더 빔의 고도각 별로 거리별 고도가 0m가 되는 위치를 획득하는 단계인
    레이더 빔 시뮬레이션 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 레이더 빔의 고도각 별로 거리별 고도가 0m가 되는 위치를 파랑 에코 시작 지점으로 획득하는 단계를 더 포함하는
    레이더 빔 시뮬레이션 방법.
  14. 제5 내지 13항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체.
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