KR101770097B1 - 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법 - Google Patents

위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101770097B1
KR101770097B1 KR1020170082491A KR20170082491A KR101770097B1 KR 101770097 B1 KR101770097 B1 KR 101770097B1 KR 1020170082491 A KR1020170082491 A KR 1020170082491A KR 20170082491 A KR20170082491 A KR 20170082491A KR 101770097 B1 KR101770097 B1 KR 101770097B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
target
angle
antenna
interferometer
Prior art date
Application number
KR1020170082491A
Other languages
English (en)
Inventor
하종수
박영식
김봉준
장종훈
노진입
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 KR1020170082491A priority Critical patent/KR101770097B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101770097B1 publication Critical patent/KR101770097B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/44Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
    • G01S13/4418Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing with means for eliminating radar-dependent errors in angle measurements, e.g. multipath effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/882Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for altimeters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2923Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 레이더 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 3개의 안테나 간의 위상차를 직접 비교하여 간섭계 기반으로 각도를 추정하는 각도 추정 장치 및 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 종래에 잘 알려진 방법과 비교하여, 각도 추정 범위를 제한함으로써 안테나의 반전력 빔폭 밖에서 유입되는 낮은 SNR(Signal-Noise Ratio)의 표적 영향을 억제할 수 있고, sin 값의 상대 비교가 아닌 위상값의 절대 비교를 통하여 간헐적으로 발생하는 추정 편차의 일시적인 증가 현상을 억제할 수 있는 장점이 있다.

Description

위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법{INTERFEROMETRY BASED ANGLE ESTIMATION APPARATUS USING DIRECT PHASE DIFFERENCE COMPARISON AND METHOD THEREFORE}
본 발명은 레이더 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 3개의 안테나 간의 위상차를 직접 비교하여 간섭계 기반으로 각도를 추정하는 각도 추정 장치 및 방법에 대한 것이다.
위상 단일 펄스(Phase Mono-pulse) 방식, 즉 간섭계 방식의 각도 모호성을 해소하기 위해 종래의 간섭계 레이더 고도계는 멀티 베이스라인 구조의 안테나를 채용하고 있다.
또한, 그 각도 추정 장치는 안테나 간 위상차
Figure 112017062468839-pat00001
Figure 112017062468839-pat00002
가 포함된 수식에서
Figure 112017062468839-pat00003
Figure 112017062468839-pat00004
의 차이가 최소가 되는 미지수(2π의 배수)를 찾는 방법으로 표적 각도를 추정하고 있다.
이는 간섭계 레이더 고도계에서는 잘 알려진 기술이지만 위상차를 직접 비교하는 것이 아니라 sin 값으로 위상차를 간접 비교하고 있을 뿐이다.
또한, sin 값 차이가 최소가 되는 상대값을 찾는 방식이기 때문에 표적 정보가 잡음, 난반사 등에 의해 왜곡되거나 SNR(Signal to Noise Ratio)이 낮을 경우 각도 추정 편차가 증가하는 문제가 있다.
1. 한국공개특허번호 제10-2015-0001352호 2. 한국등록특허번호 제10-1008573호(등록일자: 2011.01.10) 3. 한국등록특허번호 제10-0902559호(등록일자: 2009.06.05)
1. 장연수외, "모노펄스 레이더에 대한 전파왜곡 시스템의 요구 성능 분석"한국전자파학회논문지 제27권 제6호 통권229호 (2016년 6월) pp.577-580 2. 유정흠, "합성개구레이더 와 Radargrammetry 를 이용한 정밀 수지지형모델 제작"학위논문(박사) University of New South Wales 2013년 오스트레일리아
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 간섭계 레이더 고도계의 표적 정보가 잡음, 난반사 등에 의해 왜곡될 경우 자주 발생하는 각도 추정 편차를 줄이기 위해 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 간섭계 레이더 고도계의 표적 정보가 잡음, 난반사 등에 의해 왜곡될 경우 자주 발생하는 각도 추정 편차를 줄이기 위해 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치를 제공한다.
상기 각도 추정 장치는,
송신 안테나;
상기 송신 안테나를 이용하여 펄스 신호 형태로 도플러 빔을 표적에 송출하는 송신부;
상기 표적으로부터 반사된 표적 반사 신호를 수신하는 다수의 수신 안테나;
상기 표적 반사 신호를 디램핑(deramping) 처리하여 디램핑 처리 신호를 생성하는 수신부; 및
상기 디램핑 처리 신호를 통하여 다수의 참조 위상차를 산출하고 상기 다수의 참조 위상차 및 실제 측정되는 측정 위상차를 직접 비교하여 차이값이 최소가 되는 인덱스를 도출하여 상기 인덱스로부터 각도를 추정하여 표적 추정 각도를 생성하는 신호 처리부;를 포함한다.
이때, 상기 다수의 참조 위상차는 각도 추정 범위를 제한하여, 수학식
Figure 112017062468839-pat00005
(여기서,
Figure 112017062468839-pat00006
은 제 1 수신 안테나와 제 2 수신 안테나 간 간격,
Figure 112017062468839-pat00007
는 제 3 수신 안테나와 제 2 수신 안테나 간 간격, R은 안테나와 표적 간 거리, λ는 파장을 나타낸다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 각도 추정 범위(-A˚ ~ +A˚)는 N개로 분할되어 1×N 매트릭스(Matrix)로 이루어지며, 하나의 셀의 해상도는 2A/N(여기서, A는 안테나 반전력 빔폭의 1/2에 해당한다)인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 인덱스는 수학식
Figure 112017062468839-pat00008
(여기서, min()은 최소 함수,
Figure 112017062468839-pat00009
Figure 112017062468839-pat00010
는 측정 위상차,
Figure 112017062468839-pat00011
Figure 112017062468839-pat00012
는 참조 위상차를 나타낸다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 표적 추정 각도는 수학식
Figure 112017062468839-pat00013
(여기서, A는 안테나 반전력 빔폭의 1/2에 해당한다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 펄스 신호 형태 및 표적 반사 신호는 LFM(Linear Frequency Modulated) 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 송신 안테나 및 수신 안테나는 간섭계 고도계 안테나인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 레이더의 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 방법으로서, (a) 송신부가 송신 안테나를 이용하여 펄스 신호 형태로 도플러 빔을 표적에 송출하는 단계; (b) 상기 다수의 수신 안테나가 상기 표적으로부터 반사된 표적 반사 신호를 수신하는 단계; (c) 수신부가 상기 표적 반사 신호를 디램핑(deramping) 처리하여 디램핑 처리 신호를 생성하는 단계; (d) 신호 처리부가 상기 디램핑 처리 신호를 통하여 다수의 참조 위상차를 산출하는 단계; (e) 상기 신호 처리부가 상기 다수의 참조 위상차 및 실제 측정되는 측정 위상차를 직접 비교하여 차이값이 최소가 되는 인덱스를 도출하는 단계; 및 (f) 상기 신호 처리부가 상기 인덱스로부터 각도를 추정하여 표적 추정 각도를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래에 잘 알려진 방법과 비교하여, 각도 추정 범위를 제한함으로써 안테나의 반전력 빔폭 밖에서 유입되는 낮은 SNR(Signal-Noise Ratio)의 표적 영향을 억제할 수 있고, sin 값의 상대 비교가 아닌 위상값의 절대 비교를 통하여 간헐적으로 발생하는 추정 편차의 일시적인 증가 현상을 억제할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 1×N 매트릭스(Matrix)의 참조값을 매 표적 거리마다 연산해야하는 점, N을 줄일 경우 각도 해상도 2A/N이 증가하는 점, N을 증가시킬 경우 각도 해상도는 향상되지만 연산량이 증가하는 점이 고려될 수 있으나 간섭계 레이더 고도계와 같이 연산 성능이 좋은 시스템에서는 큰 문제가 되지 않으므로, 간섭계 레이더 고도계에 적용할 경우 표적 정보의 품질이 좋은 상태에서는 종래의 방법과 동일한 각도 추정 성능을 보인다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 표적 정보가 왜곡되어 품질이 나빠질 경우 종래의 방법에 비해 각도 추정 편차를 줄이고 각도 추정 정확도를 이론값 내에서 최대화시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 각도 추정 원리를 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 각도 추정 장치의 구성 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 수신 안테나(220)의 일배치도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위상차의 직접 비교를 위한 각도 분할 구조를 보여주는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 참조 위상차
Figure 112017062468839-pat00014
Figure 112017062468839-pat00015
의 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 각도 추정 과정을 보여주는 흐름도이다.
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 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 각도 추정 원리를 보여주는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 각도 추정 장치(100)가 적용되는 간섭계 레이더 고도계 안테나의 반전력 빔폭은 진행방향(along-track direction)의 직교방향(cross-range direction)으로 ±A˚이므로 낮은 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 가지는 표적(110)의 영향을 억제하기 위해 각도 추정 범위를 -A˚ ~ +A˚로 제한할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 각도 추정 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 제한된 범위 내의 표적 각도만을 추정한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 각도 추정 장치(100)의 구성 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 각도 추정 장치(100)는 간섭계 레이더 고도계(미도시)의 구성품으로서, 도플러 빔 축소 장치(200)는, 송신 안테나(210), 송신 안테나(210)를 이용하여 LFM(Linear Frequency Modulated) 신호를 펄스 신호 형태로 표적(미도시)에 송출하는 송신부(230), 표적(미도시)으로부터 반사된 표적 반사 신호를 수신하는 다수의 수신 안테나(220), 표적 반사 신호를 디램핑(deramping) 처리하여 디램핑 처리 신호를 생성하는 수신부(240), 디램핑 처리 신호를 통하여 참조 위상차 및 측정 위상차를 산출하고 이들 참조 위상차 및 측정 위상차를 이용하여 연산값이 최소가 되는 인덱스를 도출하여 이로 부터 각도를 추정하는 신호 처리부(260), 다른 구성요소들인 송신부(230), 수신부(240) 및 신호 처리부(260)를 제어하는 제어부(25) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
신호 처리부(260)는 디램핑 처리 신호를 통하여 표적 거리(R)에서의 참조 위상차 1, 2를 연산하고, 연산된 참조 위상차1, 2와 측정에 의해 생성되는 측정 위상차1, 2의 차이값을 연산하고 이 값이 최소가 되는 인덱스(k)를 도출한다. 최종적으로 이러한 인덱스(k)로부터 각도를 추정하여 표적 추정 각도(θ)를 생성한다.
신호 처리부(260)는 위에서 기술한 표적 추정 각도를 생성하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 수신 안테나(220)의 일배치도이다. 도 3을 참조하면, 표적(110)으로부터 반사된 표적 반사신호는 좌측에 배치되는 제 1 수신 안테나(310), 중앙에 배치되는 제 2 수신 안테나(320), 우측에 배치되는 제 3 수신 안테나(330)에 의해 수신된다.
부연하면, 제 1 수신 안테나(310)와 제 2 수신 안테나(320)는 제 1 간격(L1)으로 이격되어 배치되고, 제 2 수신 안테나(320)와 제 3 수신 안테나(330)는 제 2 간격(L2)으로 이격되어 배치된다. 제 1 간격(L1) 및 제 2 간격(L2)은 동일한 길이일 수도 있고 다른 길이가 될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위상차의 직접 비교를 위한 각도 분할 구조를 보여주는 개념도이다. 도 4를 참조하면, 위상차
Figure 112017062468839-pat00017
를 직접 비교하기 위해 각도 추정 범위 -A˚ ~ +A˚를 N개의 셀로 분할하여 1×N 매트릭스를 구성한다.
이 때 1셀의 해상도는 각도 추정 범위 -A˚ ~ +A˚를 N개의 셀로 분할하였기 때문에 2A/N(여기서, A는 안테나 반전력 빔폭의 1/2에 해당한다)이 되며 도 4에서 각도 측정 장치(100)의 진행방향은 도면상에서 정면을 뚫고 들어가는 방향이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 참조 위상차
Figure 112017062468839-pat00018
Figure 112017062468839-pat00019
의 일례이다. 도 5를 참조하면, 간섭계 레이더 고도계가 측정한 측정 위상차
Figure 112017062468839-pat00020
Figure 112017062468839-pat00021
를 직접 비교하기 위해 수학식을 이용하여 산출되는 참조 위상차
Figure 112017062468839-pat00022
Figure 112017062468839-pat00023
의 일례를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 각도 추정 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 송신부(도 2의 230)가 제어부(250)에 의해 LFM(Linear Frequency Modulated) 신호를 펄스 형태로 송신 안테나(220)를 통해 송신하면, 표적(110)에 의해 반사되어 생성되는 표적 반사신호가 제 1 내지 3 수신 안테나(도 3의 310,320,330)로 수신된다. 이후, 수신부(240)에서 디램핑(deramping) 처리되어 디램핑 처리 신호가 생성되며, 신호 처리부(260)에 수학식 1의 형태로 전송된다(단계 S610).
Figure 112017062468839-pat00024
여기서,
Figure 112017062468839-pat00025
는 고도계(미도시)로부터 최근 지점까지의 시간,
Figure 112017062468839-pat00026
는 진행방향으로의 시간,
Figure 112017062468839-pat00027
는 표적으로 식별된 최근 지점에서의 진행방향으로의 시간,
Figure 112017062468839-pat00028
는 LFM 신호의 기울기(처프(chirp) 변조율), C는 광속, λ는 고도계의 반송주파수 파장,
Figure 112017062468839-pat00029
는 표적과 안테나 간 거리를 나타낸다.
위 디램핑 처리 신호를 신호 처리하면 제 1 내지 제 3 수신 안테나(310 내지 330) 별로 표적(110)과의 거리에 따른 표적 거리 정보 및/또는 위상 정보를 구할 수 있다(단계 S620).
부연하면, 제 1 내지 제 3 수신 안테나(310 내지 330)를 도 3과 같이 배치할 경우 좌측에 배치된 안테나인 제 1 수신 안테나(310)와 중앙에 배치된 안테나인 제 2 수신 안테나(320)간 제 1 참조 위상차
Figure 112017062468839-pat00030
, 우측에 배치된 안테나인 제 3 수신 안테나(330)와 중앙에 배치된 안테나인 제 2 수신 안테나(320) 간 제 2 참조 위상차
Figure 112017062468839-pat00031
를 다음 수학식과 같이 구할 수 있다.
Figure 112017062468839-pat00032
여기서,
Figure 112017062468839-pat00033
은 제 1 수신 안테나와 제 2 수신 안테나 간 간격,
Figure 112017062468839-pat00034
는 제 3 수신 안테나와 제 2 수신 안테나 간 간격, R은 안테나와 표적 간 거리, λ는 파장을 나타낸다.
한편, 제 1 및 제 2 참조 위상차(
Figure 112017062468839-pat00035
Figure 112017062468839-pat00036
)를 직접 비교하기 위해 각도 추정 범위 -A˚ ~ +A˚를 N개의 셀로 분할하여 도 4에 도시된 바와 같이 1×N 매트릭스(Matrix)를 구성한다. 이 때 1셀의 해상도는 2A/N이 된다.
각도 측정 장치(100)를 포함하는 간섭계 레이더 고도계(미도시)가 측정한 제 1 및 제 2 측정 위상차(
Figure 112017062468839-pat00037
Figure 112017062468839-pat00038
)를 수학식 2를 이용하여 계산한 참조 위상차
Figure 112017062468839-pat00039
Figure 112017062468839-pat00040
와 직접 비교하여 차이값은 연산한다. 이후, 다음 수학식과 같이 각 위상차의 합이 최소가 되는 인덱스(k)값을 도 4의 1부터 N까지의 범위에서 도출하고 인덱스 k를 이용하여 표적 추정 각도(θ)를 산출한다.
Figure 112017062468839-pat00041
여기서, min()은 최소 함수,
Figure 112017062468839-pat00042
Figure 112017062468839-pat00043
는 측정 위상차,
Figure 112017062468839-pat00044
Figure 112017062468839-pat00045
는 참조 위상차를 나타낸다.
최종적으로 인덱스(k)로부터 표적 추정 각도(θ)를 산출한다(단계 S640). 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112017062468839-pat00046
여기서, A는 안테나 반전력 빔폭의 1/2에 해당한다.
100: 각도 추정 장치
110: 표적
210: 송신 안테나
220: 수신 안테나
230: 송신부
240: 수신부
250: 제어부
260: 신호 처리부
310: 제 1 안테나

Claims (8)

  1. 레이더의 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치에 있어서,
    송신 안테나;
    상기 송신 안테나를 이용하여 펄스 신호 형태로 도플러 빔을 표적에 송출하는 송신부;
    상기 표적으로부터 반사된 표적 반사신호를 수신하는 다수의 수신 안테나;
    상기 표적 반사신호를 디램핑(deramping) 처리하여 디램핑 처리 신호를 생성하는 수신부; 및
    상기 디램핑 처리 신호를 통하여 다수의 참조 위상차를 산출하고 상기 다수의 참조 위상차 및 실제 측정되는 측정 위상차를 직접 비교하여 차이값이 최소가 되는 인덱스를 도출하여 상기 인덱스로부터 각도를 추정하여 표적 추정 각도를 생성하는 신호 처리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 참조 위상차는 각도 추정 범위를 제한하여, 수학식
    Figure 112017062468839-pat00047
    (여기서,
    Figure 112017062468839-pat00048
    은 제 1 수신 안테나와 제 2 수신 안테나 간 간격,
    Figure 112017062468839-pat00049
    는 제 3 수신 안테나와 제 2 수신 안테나 간 간격, R은 안테나와 표적 간 거리, λ는 파장을 나타낸다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각도 추정 범위(-A˚ ~ +A˚)는 N개로 분할되어 1×N 매트릭스(Matrix)로 이루어지며, 하나의 셀의 해상도는 2A/N(여기서, A는 안테나 반전력 빔폭의 1/2에 해당한다)인 것을 특징으로 하는 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덱스는 수학식
    Figure 112017062468839-pat00050
    (여기서, min()은 최소 함수,
    Figure 112017062468839-pat00051
    Figure 112017062468839-pat00052
    는 측정 위상차,
    Figure 112017062468839-pat00053
    Figure 112017062468839-pat00054
    는 참조 위상차를 나타낸다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 표적 추정 각도는 수학식
    Figure 112017062468839-pat00055
    (여기서, A는 안테나 반전력 빔폭의 1/2에 해당한다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스 신호 형태 및 표적 반사신호는 LFM(Linear Frequency Modulated) 신호인 것을 특징으로 하는 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 안테나 및 수신 안테나는 간섭계 고도계 안테나인 것을 특징으로 하는 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치.
  8. 레이더의 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 방법에 있어서,
    (a) 송신부가 송신 안테나를 이용하여 펄스 신호 형태로 도플러 빔을 표적에 송출하는 단계;
    (b) 다수의 수신 안테나가 상기 표적으로부터 반사된 표적 반사신호를 수신하는 단계;
    (c) 수신부가 상기 표적 반사신호를 디램핑(deramping) 처리하여 디램핑 처리 신호를 생성하는 단계;
    (d) 신호 처리부가 상기 디램핑 처리 신호를 통하여 다수의 참조 위상차를 산출하는 단계;
    (e) 상기 신호 처리부가 상기 다수의 참조 위상차 및 실제 측정되는 측정 위상차를 직접 비교하여 차이값이 최소가 되는 인덱스를 도출하는 단계; 및
    (f) 상기 신호 처리부가 상기 인덱스로부터 각도를 추정하여 표적 추정 각도를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 방법.
KR1020170082491A 2017-06-29 2017-06-29 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법 KR101770097B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170082491A KR101770097B1 (ko) 2017-06-29 2017-06-29 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170082491A KR101770097B1 (ko) 2017-06-29 2017-06-29 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101770097B1 true KR101770097B1 (ko) 2017-08-21

Family

ID=59757385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170082491A KR101770097B1 (ko) 2017-06-29 2017-06-29 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101770097B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019158356A (ja) * 2018-03-07 2019-09-19 アルウェットテクノロジー株式会社 地形計測方法および地形計測装置
KR102053203B1 (ko) * 2019-07-04 2019-12-06 국방과학연구소 유효 각도 식별 기반 다중 고도 운용 간섭계 레이더 고도계 장치 및 이의 제어 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001166029A (ja) 1999-12-10 2001-06-22 Toyota Motor Corp Dbfレーダ装置
JP2006329671A (ja) 2005-05-23 2006-12-07 Mitsubishi Electric Corp 入射角度推定装置
JP2010286402A (ja) 2009-06-12 2010-12-24 Toshiba Corp 電波到来角度推定装置及び電波到来角度推定方法
JP2016197053A (ja) 2015-04-03 2016-11-24 三菱電機株式会社 方位検出装置および方位検出方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001166029A (ja) 1999-12-10 2001-06-22 Toyota Motor Corp Dbfレーダ装置
JP2006329671A (ja) 2005-05-23 2006-12-07 Mitsubishi Electric Corp 入射角度推定装置
JP2010286402A (ja) 2009-06-12 2010-12-24 Toshiba Corp 電波到来角度推定装置及び電波到来角度推定方法
JP2016197053A (ja) 2015-04-03 2016-11-24 三菱電機株式会社 方位検出装置および方位検出方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019158356A (ja) * 2018-03-07 2019-09-19 アルウェットテクノロジー株式会社 地形計測方法および地形計測装置
JP7144824B2 (ja) 2018-03-07 2022-09-30 アルウェットテクノロジー株式会社 地形計測方法および地形計測装置
KR102053203B1 (ko) * 2019-07-04 2019-12-06 국방과학연구소 유효 각도 식별 기반 다중 고도 운용 간섭계 레이더 고도계 장치 및 이의 제어 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10389421B2 (en) Apparatus for estimating arrival-angle and apparatus for beam-forming
US10557933B2 (en) Radar device and position-determination method
US9470782B2 (en) Method and apparatus for increasing angular resolution in an automotive radar system
US7928897B2 (en) Target detection method for use in radar and radar device using the target detection method
US10690743B2 (en) Doppler measurements to resolve angle of arrival ambiguity of wide aperture radar
US10768276B2 (en) Decentralised radar system
CN114706063A (zh) 雷达系统中的方法、雷达系统或雷达系统的装置
JP2015179061A (ja) レーダ装置
EP1818683B1 (en) Methods and systems for interferometric cross track phase calibration
JP7326422B2 (ja) 波動に基づいた信号を用いて少なくとも1つの物体の位置特定を行うための位置特定方法及び位置特定システム
US11940554B2 (en) Automotive radar arrangement and method for object detection by vehicle radar
CN111175696A (zh) 基于调频连续波的单基站超宽带aoa定位方法
KR101770097B1 (ko) 위상차 직접 비교를 이용한 간섭계 기반의 각도 추정 장치 및 방법
US8174434B2 (en) Method and device for determining a distance to a target object
JP2015158450A (ja) 合成開口レーダ装置
CN111712722A (zh) 借助雷达传感器估计点目标的横向速度或笛卡尔速度
CN111065934B (zh) 利用天线装置测量仰角和/或方位角的方法
Weishaupt et al. Calibration and signal processing of polarimetric radar data in automotive applications
EP4293382A1 (en) Method and control unit for intrinsic calibration of a radar device for a vehicle
KR102509098B1 (ko) 모노펄스 레이더를 이용하여 경사거리를 산출하는 방법 및 장치
US10690769B2 (en) Target angle determination using vehicle radar elements with local reference signals
US20240036183A1 (en) Radar method and radar system for a phase-coherent analysis
RU2260814C1 (ru) Способ автоматизированного контроля источников радиоизлучений
CN115616564A (zh) 一种由时差测量引导的相位差变化率测量估计方法及装置
Zhen et al. Signal coherent processing methods of MIMO radar based on RFT

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant