KR101770098B1 - Doppler beam sharpening apparatus using range cell migration compensation and method therefore - Google Patents

Doppler beam sharpening apparatus using range cell migration compensation and method therefore Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a radar altimeter and, more specifically, relates to a Doppler beam reduction apparatus and method to reduce a Doppler beam of a radar altimeter by compensating for range cell migration. The Doppler beam reduction apparatus using range cell migration compensation of a radar comprises: a transmission antenna; a transmission unit which transmits a Doppler beam to a target in a pulse signal form by using the transmission antenna; a plurality of reception antennas which receive a target reflection signal reflected from the target; a reception unit which generates a deramping signal by deramping of the target reflection signal; and a signal processing unit which immediately performs fast Fourier transform (FFT) of the deramping signal in a directly downward direction, calculates FFT in an along-track direction, compensates for a range cell, and performs inverse fast Fourier transform (IFFT) in an along-track direction, to reduce a Doppler beam.

Description

거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치 및 방법{DOPPLER BEAM SHARPENING APPARATUS USING RANGE CELL MIGRATION COMPENSATION AND METHOD THEREFORE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a Doppler beam shrinking apparatus and a method for compensating a Doppler beam using distance cell movement compensation,

본 발명은 레이더 고도계 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 거리셀 이동을 보상하여 레이더 고도계의 도플러 빔을 축소하는 도플러 빔 축소 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to radar altimeter technology, and more particularly, to a Doppler beam reduction apparatus and method for reducing a Doppler beam of a radar altimeter by compensating for distance cell movement.

비행체의 진행방향(along-track direction)으로의 빔 풋(foot) 프린트를 줄이기 위해 기존의 지연-도플러 고도계(DDA : Delay-Doppler Altimeter)는 합성개구면 레이더(SAR : Synthetic Aperture Radar)에서 사용하는 각 압축 기법이 아닌 도플러가 0인 지점은 고도계의 직하방이라는 점을 이용하여 도플러 빔을 줄이고 있다. The existing Delay-Doppler Altimeter (DDA) is used in Synthetic Aperture Radar (SAR) to reduce beam foot print in the along-track direction of the aircraft. The Doppler beam is reduced by using the point where the Doppler is zero rather than the compression method, which is the direct downward position of the altimeter.

이는 각 압축하는데 있어 비코히런트(noncoherent) 방식을 사용하기 때문에 계산량이 적다는 장점이 있지만, 해상도가 코히런트(coherent) 방식에 비해 떨어진다는 단점이 있다. This is advantageous because it uses a noncoherent method for each compression, and has a disadvantage in that the resolution is lower than that of a coherent method.

반면에 기존의 SAR 각 압축 기법을 사용하면 해상도는 향상되지만 계산량이 증가하기 때문에 고속처리를 요구하는 레이더 고도계에는 직접 적용하기 어려운 문제가 있다.On the other hand, the existing SAR compression method improves the resolution but increases the calculation amount, which makes it difficult to apply directly to the radar altimeter which requires high-speed processing.

1. 한국등록특허번호 제10-0749336호(등록일자 2007.08.08)1. Korean Registered Patent No. 10-0749336 (Registration date 2007.08.08) 2. 한국공개특허번호 제10-2015-0058682호2. Korean Patent Publication No. 10-2015-0058682 3. 한국공개특허번호 제10-2011-0076008호3. Korean Patent Publication No. 10-2011-0076008

1. 강은균외, "SAR(Synthetic Aperture Radar)시스템 요동보상기법 연구"전자공학회논문지 (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea) 제50권 제3호 통권 제424호 (2013년 3월) pp.221-2291. Research on Synthetic Aperture Radar (SAR) Shaking Compensation Technique, Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea, 50 (3), pp. 424 (March, 2013) pp. .221-229

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 일반적인 DDA(Delay-Doppler Altimeter)의 도플러 빔 축소 해상도가 코히런트(coherent) 방식에 비해 떨어지는 단점을 줄이기 위해 거리셀 이동을 보상하여 레이더 고도계의 도플러 빔을 축소하는 도플러 빔 축소 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problem according to the above background art, and it is an object of the present invention to compensate a distance cell movement in order to reduce a disadvantage that a Doppler beam reduction resolution of a general DDA (Delay-Doppler Altimeter) is lower than a coherent scheme And it is an object of the present invention to provide a Doppler beam reduction apparatus and method for reducing a Doppler beam of a radar altimeter.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 거리셀 이동을 보상하여 레이더 고도계의 도플러 빔을 축소하는 도플러 빔 축소 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a Doppler beam shrinking apparatus for shrinking a Doppler beam of a radar altimeter by compensating a distance cell movement.

상기 도플러 빔 축소 장치는, 레이더의 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치로서, The Doppler beam reduction apparatus is a Doppler beam reduction apparatus using distance cell movement compensation of a radar,

송신 안테나;radiator;

상기 송신 안테나를 이용하여 펄스 신호 형태로 도플러 빔을 표적에 송출하는 송신부;A transmitter for transmitting a Doppler beam to a target in the form of a pulse signal using the transmission antenna;

상기 표적으로부터 반사된 표적 반사 신호를 수신하는 다수의 수신 안테나;A plurality of receive antennas for receiving a target reflected signal reflected from the target;

상기 표적 반사 신호를 디램핑(deramping) 처리하여 디램핑 처리 신호를 생성하는 수신부; 및A receiving unit for deraming the target reflection signal to generate a demodulation processing signal; And

상기 디램핑 처리 신호를 직하방으로 곧바로 FFT(Fast Fourier Transform) 연산하고, 얼롱트랙(along-track) 방향으로 FFT 연산을 한 후 거리셀을 보상하고, 이후 얼롱트랙(along-track) 방향으로 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산하여 도플러 빔을 축소하는 신호 처리부;를 포함한다.The fast Fourier transform (FFT) operation is performed on the demodulation processing signal directly in the downward direction, the FFT operation is performed in the along-track direction, the distance cells are compensated, and then the IFFT operation is performed in the along- (Inverse Fast Fourier Transform) operation to reduce the Doppler beam.

또한, 상기 보상은 보상 함수

Figure 112017064441179-pat00001
(여기서,
Figure 112017064441179-pat00002
는 얼롱트랙(along-track) 방향의 주파수,
Figure 112017064441179-pat00003
는 고도계로부터 직하방으로의 거리주파수,
Figure 112017064441179-pat00004
는 스케일링 함수, λ는 파장을 나타낸다) 를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다. Also,
Figure 112017064441179-pat00001
(here,
Figure 112017064441179-pat00002
The frequency in the along-track direction,
Figure 112017064441179-pat00003
Is the distance frequency from the altimeter to the direct room,
Figure 112017064441179-pat00004
Is a scaling function, and lambda is a wavelength).

또한, 상기 스케일링 함수는 얼롱트랙(along-track) 방향의 위상 지연을 보상하기 위해 근거리에서 사용 가능한 수학식(

Figure 112017064441179-pat00005
(여기서, V는 고도계가 탑재된 비행체의 비행속도를 나타낸다)으로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the scaling function may be expressed by a formula (
Figure 112017064441179-pat00005
(Where V represents the flight speed of the aircraft on which the altimeter is mounted).

또한, 상기 펄스 신호 형태 및 표적 반사 신호는 LFM(Linear Frequency Modulated) 신호인 것을 특징으로 하는 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치.Wherein the pulse signal type and the target reflection signal are LFM (Linear Frequency Modulated) signals.

또한, 상기 레이더는 합성 개구면 레이더(SAR: Synthetic Aperture Radar)인 것을 특징으로 하는 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치.Wherein the radar is a synthetic aperture radar (SAR).

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 송신부가 송신 안테나를 이용하여 펄스 신호 형태로 도플러 빔을 표적에 송출하는 단계; (b) 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 직하방으로 곧바로 FFT(Fast Fourier Transform) 연산하는 단계; (e) 상기 신호 처리부가 얼롱트랙(along-track) 방향으로 FFT 연산을 한 후 거리셀을 보상하는 단계; 및 (f) 상기 신호 처리부가 이후 얼롱트랙(along-track) 방향으로 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산하여 도플러 빔을 축소하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 방법을 제공할 수 있다. On the other hand, another embodiment of the present invention provides a method of transmitting a Doppler beam, the method comprising: (a) transmitting a Doppler beam to a target using a transmit antenna in the form of a pulse signal; (b) receiving a target reflected signal from a plurality of receive antennas reflected from the target; (c) receiving a target reflection signal by deriving a target reflection signal to generate a demodulation processing signal; (d) the signal processing unit performs a fast Fourier transform (FFT) operation on the demodulation processing signal directly in a downward direction; (e) compensating the distance cell after the signal processing unit performs an FFT operation in a direction along-track; And (f) reducing the Doppler beam by performing Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) on the signal processing unit in a follow-track direction. Method can be provided.

본 발명에 따르면, 이미 잘 알려진 비코히런트(noncoherent) 방식과 비교하여, 코히런트(coherent) 방식으로 얼롱트랙(along-track) 방향의 각 압축을 수행함으로써 도플러 빔 축소 해상도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.  According to the present invention, there is an advantage of improving the Doppler beam reduction resolution by performing each compression in the along-track direction in a coherent manner, as compared to the already known noncoherent approach. .

또한, 본 발명의 다른 효과로서 SAR 각 압축 시 발생할 수 있는 계산량 증가 문제는 간섭계 레이더 고도계의 특징, 즉 직하방으로는 거리셀 이동이 거리셀 내에서 발생하고, 펄스 구간 별로 신호처리가 가능하다는 점을 이용하여 보상 함수를 이용한 고속처리 방식을 적용함으로써 극복할 수 있다는 점을 들 수 있다.As another effect of the present invention, the problem of the increase in the amount of calculation that can occur in the SAR angle compression is that the characteristics of the interferometer radar altimeter, that is, the distance cell movement in the direct downward direction occurs in the distance cell, And can be overcome by applying a high-speed processing method using a compensation function.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 간섭계 레이더 고도계에 적용할 경우 도플러 빔 해상도가 향상되기 때문에 얼롱트랙(along-track) 방향의 정보 품질 향상 외에도 얼롱트랙(along-track) 방향의 비교점 선정에 의존하는 수직 거리(cross-range) 방향의 정보 품질도 향상시키는 효과를 기대할 수 있다는 점을 들 수 있다. Further, as another effect of the present invention, when applied to an interferometer radar altimeter, since the Doppler beam resolution is improved, it is possible to improve the information quality in the along-track direction and to rely on the comparison point selection in the along- The effect of improving the information quality in the cross-range direction can be expected.

도 1은 일반적인 레이더 고도계의 작동 원리를 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도플러 빔 축소 장치(200)의 구성 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도플러 빔 축소 과정을 보여주는 흐름도이다.
1 is a conceptual diagram showing the operation principle of a general radar altimeter.
2 is a block diagram of a configuration of a Doppler beam reduction apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a Doppler beam reduction process according to an embodiment of the present invention.

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.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.

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.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

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.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

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.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

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.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus and method for reducing a Doppler beam using distance cell movement compensation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 레이더 고도계의 작동 원리를 보여주는 개념도이다. 특히, 도 1은 간섭계 레이더 고도계(100)의 작동 원리를 보여주는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 간섭계 레이더 고도계(100)는 거리 정보 획득과 관련하여 거리 해상도 향상 및/또는 원거리 탐지를 위해 선형 주파수 변조된(LFM : Linear Frequency Modulated) 신호(즉 도플러 빔)를 펄스 형태로 송수신하고 있다.1 is a conceptual diagram showing the operation principle of a general radar altimeter. In particular, FIG. 1 is a conceptual diagram showing the operation principle of the interferometer radar altimeter 100. Referring to FIG. 1, the interferometer radar altimeter 100 may include a linear frequency modulated (LFM) signal (i.e., a Doppler beam) in pulse form for distance resolution enhancement and / Sending and receiving.

DDA(Delay-Doppler Altimeter)는 얼롱트랙(along-track) 방향으로 FFT(Fast Fourier Transform)를 취하고 도플러 위치를 맵핑하는 방식(도플러가 0인 지점은 고도계의 직하방)으로 도플러 빔(110)을 줄인다.The DDA (Delay-Doppler Altimeter) takes a Fast Fourier Transform (FFT) in the along-track direction and maps the Doppler beam 110 in a manner of mapping the Doppler position (the point where the Doppler is zero is directly below the altimeter) Reduce.

그러나, 본원발명의 경우, 지연 위상, 즉 거리셀 이동을 보상하고 IFFT(Inverse FFT)를 취함으로써 도플러 빔을 축소한다.However, in the case of the present invention, the Doppler beam is reduced by compensating for the delayed phase, i.e., the distance cell movement, and taking an IFFT (Inverse FFT).

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도플러 빔 축소 장치(200)의 구성 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 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 거리셀 이동을 보상하여 도플러 빔을 축소하는 신호 처리부(260), 다른 구성요소들인 송신부(230), 수신부(240) 및 신호 처리부(260)를 제어하는 제어부(25) 등을 포함하여 구성될 수 있다.2 is a block diagram of a configuration of a Doppler beam reduction apparatus 200 according to an embodiment of the present invention. 2, the Doppler beam reduction apparatus 200 includes a transmitter 210 for transmitting a linear frequency modulated (LFM) signal to a target (not shown) in the form of a pulse signal using a transmission antenna 210 and a transmission antenna 210 A plurality of reception antennas 220 for receiving a target reflection signal reflected from a target (not shown), a receiver 240 for deriving a target reflection signal to generate a dimming processing signal, A signal processing unit 260 for reducing the Doppler beam by compensating the movement of the distance cell through a ramping process signal and a control unit 25 for controlling the transmitting unit 230, the receiving unit 240 and the signal processing unit 260, And the like.

신호 처리부(260)는 직하방으로의 거리셀 이동 보상이 불필요한 점을 고려하여 디램핑 처리 신호를 직하방으로 곧바로 FFT 연산하고, 이후 얼롱트랙(along-track) 방향으로 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 한 후 거리셀을 보상하고, 이후 얼롱트랙(along-track) 방향으로 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산하여 도플러 빔을 축소하는 기능을 수행한다. The signal processing unit 260 performs an FFT operation on the de-ramping processing signal directly in the downward direction in consideration of the fact that the distance cell movement compensation to the direct downward direction is unnecessary, and then performs a Fast Fourier Transform (FFT) operation in the along- Compensates for the distance cell, and then performs inverse Fast Fourier Transform (IFFT) operation in the along-track direction to reduce the Doppler beam.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도플러 빔 축소 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 다수의 수신 안테나(220)가 표적(미도시)으로부터 반사된 표적 반사 신호를 수신하면 수신부(240)가 이 표적 반사 신호를 디램핑(deramping) 처리하여 디램핑 처리 신호를 생성한다(단계 S310). 이때 표적 반사 신호는 수신 LFM(Linear Frequency Modulated) 신호가 될 수 있다.3 is a flowchart illustrating a Doppler beam reduction process according to an embodiment of the present invention. 3, when a plurality of reception antennas 220 receives a target reflection signal reflected from a target (not shown), the reception unit 240 performs a deramping processing on the target reflection signal to generate a de- (Step S310). At this time, the target reflection signal may be a reception LFM (Linear Frequency Modulated) signal.

신호 처리부(260)는 아래 수학식을 이용하여 디램핑 처리 신호를 생성한다.The signal processing unit 260 generates a de-ramping process signal using the following equation.

Figure 112017064441179-pat00006
Figure 112017064441179-pat00006

여기서,

Figure 112017064441179-pat00007
는 고도계로부터 최근 지점까지의 시간,
Figure 112017064441179-pat00008
는 진행방향으로의 시간,
Figure 112017064441179-pat00009
는 표적으로 식별된 최근 지점에서의 진행방향으로의 시간,
Figure 112017064441179-pat00010
는 LFM 신호의 기울기(처프(chirp) 변조율), C는 광속, λ는 고도계의 반송주파수 파장,
Figure 112017064441179-pat00011
는 표적과 안테나 간 거리를 나타낸다.here,
Figure 112017064441179-pat00007
The time from the altimeter to the last point,
Figure 112017064441179-pat00008
Is the time in the direction of travel,
Figure 112017064441179-pat00009
Is the time in the direction of travel at the most recent point identified as the target,
Figure 112017064441179-pat00010
(Chirp modulation rate) of the LFM signal, C is the speed of light,? Is the carrier frequency of the altimeter,
Figure 112017064441179-pat00011
Represents the distance between the target and the antenna.

일반적으로, 위 신호를 각 압축하기 위해서는 기존의 SAR(Synthetic Aperture Radar: 합성개구면 레이더) 알고리즘, 레인지 도플러 알고리즘(Range-Doppler Algorithm), 처프 스케일링 알고리즘(Chirp Scaling Algorithm), 지연 합계 알고리즘(Delay Sum Algorithm) 등을 이용할 수 있다. Generally, in order to compress the above signals, a conventional Synthetic Aperture Radar (SAR) algorithm, a Range-Doppler Algorithm, a Chirp Scaling Algorithm, a Delay Sum algorithm Algorithm) can be used.

그러나, LFM(Linear Frequency Modulated) 신호를 오버샘플링(oversampling) 하고 인처핑(enchirping)하는 과정이 필요하기 때문에 신호처리 속도가 느린 단점이 있다. However, since a process of oversampling and encoding an LFM (Linear Frequency Modulated) signal is required, the signal processing speed is slow.

따라서, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따를 경우, 간섭계 레이더 고도계의 규격상 직하방으로는 거리셀 이동 보상이 불필요하고, 펄스 구간 별 신호처리가 가능하기 때문에 거리셀 이동을 근거리에 사용가능한 보상 함수로 표현할 수 있다는 점을 이용하여 얼롱트랙(along-track) 방향의 거리셀 이동을 보상함으로써 도플러 빔을 줄일 수 있다(단계 S320, S330,S340). (도플러 빔을 축소Referring to FIG. 3, according to an embodiment of the present invention, distance cell movement compensation is unnecessary in the direct downward direction of the interferometer radar altimeter, and signal processing can be performed for each pulse section, (Step S320, S330, S340) by compensating for the distance cell movement in the along-track direction by using the fact that the Doppler beam can be represented by a compensation function usable for the Doppler beam. (Shrink Doppler beam

아래 수학식 2에 거리셀 이동 보상을 위한 스케일링 함수

Figure 112017064441179-pat00012
를 나타내었으며, 수학식 3에 보상 함수
Figure 112017064441179-pat00013
를, 수학식 4에 최종 수신신호를 나타내었다.In Equation (2) below, a scaling function
Figure 112017064441179-pat00012
And Equation (3) represents the compensation function
Figure 112017064441179-pat00013
And the final received signal is shown in Equation (4).

Figure 112017064441179-pat00014
Figure 112017064441179-pat00014

Figure 112017064441179-pat00015
Figure 112017064441179-pat00015

Figure 112017064441179-pat00016
Figure 112017064441179-pat00016

여기서, V는 고도계가 탑재된 비행체의 비행속도,

Figure 112017064441179-pat00017
는 얼롱트랙(along-track) 방향의 주파수,
Figure 112017064441179-pat00018
는 고도계로부터 직하방으로의 거리주파수,
Figure 112017064441179-pat00019
는 신호처리후 남은 복소 상수,
Figure 112017064441179-pat00020
는 직하방으로의 시간 대역폭,
Figure 112017064441179-pat00021
는 얼롱트랙(along-track) 방향의 주파수 대역폭을 나타내며,
Figure 112017064441179-pat00022
는 표적까지의 최단(closest) 거리를 나타낸다. Where V is the flight speed of the altimeter-
Figure 112017064441179-pat00017
The frequency in the along-track direction,
Figure 112017064441179-pat00018
Is the distance frequency from the altimeter to the direct room,
Figure 112017064441179-pat00019
Is the complex constant remaining after signal processing,
Figure 112017064441179-pat00020
The time bandwidth to the direct down room,
Figure 112017064441179-pat00021
Represents the frequency bandwidth in the along-track direction,
Figure 112017064441179-pat00022
Represents the closest distance to the target.

나머지 변수들은 위 수학식 1과 동일하다.The remaining variables are the same as in Equation 1 above.

보상함수를 이용한 거리셀 이동 보상이 이루어지면 얼롱트랙 방향으로의 IFFT 연산을 수행한다(단계 S350).When the distance cell movement compensation using the compensation function is performed, the IFFT operation in the erroneous track direction is performed (step S350).

이상과 같이 직하방으로의 FFT 연산 후

Figure 112017064441179-pat00023
Figure 112017064441179-pat00024
Figure 112017064441179-pat00025
Figure 112017064441179-pat00026
로 변환되는데, 수학식 4의 sinc 함수에서
Figure 112017064441179-pat00027
인 지점이 직하방으로의 표적거리로 산출된다. 그런 다음 수학식 1의 지수함수는 얼롱트랙 방향으로 FFT 후 S340의 보상함수 보상을 거치게 되고 다시 IFFT 연산을 수행하게 되는데, 수학식 4의 sinc 함수에서
Figure 112017064441179-pat00028
인 지점이 얼롱트랙 방향의 표적거리로 산출된다. 따라서 제안하는 발명을 통해 표적지점으로의 도플러 빔 축소가 가능하게 된다.As described above, after the FFT operation to the direct downward direction
Figure 112017064441179-pat00023
of
Figure 112017064441179-pat00024
The
Figure 112017064441179-pat00025
of
Figure 112017064441179-pat00026
In the sinc function of Equation 4,
Figure 112017064441179-pat00027
The target point is calculated as the target distance to the direct downward direction. Then, the exponential function of Equation (1) is subjected to the compensation function compensation of S340 after the FFT in the erroneous track direction, and then the IFFT operation is performed again. In the sinc function of Equation
Figure 112017064441179-pat00028
Is calculated as the target distance in the erroneous track direction. Therefore, it is possible to reduce the Doppler beam to the target point through the proposed invention.

그 결과 최근 지점까지의 거리는

Figure 112017064441179-pat00029
으로 계산할 수 있다.As a result, the distance to the most recent point
Figure 112017064441179-pat00029
.

200: 도플러 빔 축소 장치
210: 송신 안테나
220: 수신 안테나
230: 송신부
240: 수신부
250: 제어부
260: 신호 처리부
200: Doppler beam reduction device
210: transmitting antenna
220: receiving antenna
230:
240: Receiver
250:
260: Signal processor

Claims (6)

레이더의 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치에 있어서,
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 직하방으로 곧바로 FFT(Fast Fourier Transform) 연산하고, 얼롱트랙(along-track) 방향으로 FFT 연산을 한 후 거리셀을 보상하고, 이후 얼롱트랙(along-track) 방향으로 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산하여 도플러 빔을 축소하는 신호 처리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치.
A Doppler beam shrinking apparatus using distance cell movement compensation of a radar,
radiator;
A transmitter for transmitting a Doppler beam to a target in the form of a pulse signal using the transmission antenna;
A plurality of receive antennas for receiving a target reflected signal reflected from the target;
A receiving unit for deraming the target reflection signal to generate a demodulation processing signal; And
The fast Fourier transform (FFT) operation is performed on the demodulation processing signal directly in the downward direction, the FFT operation is performed in the along-track direction, the distance cells are compensated, and then the IFFT processing is performed in the along- A signal processor for performing an Inverse Fast Fourier Transform (FFT) operation to reduce the Doppler beam;
Wherein the Doppler beam is compensated for by the distance cell movement compensation.
제 1항에 있어서,
상기 보상은 보상 함수
Figure 112017064441179-pat00030
(여기서,
Figure 112017064441179-pat00031
는 얼롱트랙(along-track) 방향의 주파수,
Figure 112017064441179-pat00032
는 고도계로부터 직하방으로의 거리주파수,
Figure 112017064441179-pat00033
는 스케일링 함수, λ는 파장을 나타낸다) 를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치.
The method according to claim 1,
The compensation includes a compensation function
Figure 112017064441179-pat00030
(here,
Figure 112017064441179-pat00031
The frequency in the along-track direction,
Figure 112017064441179-pat00032
Is the distance frequency from the altimeter to the direct room,
Figure 112017064441179-pat00033
Is a scaling function, and lambda is a wavelength). ≪ / RTI >
제 2항에 있어서,
상기 스케일링 함수는 얼롱트랙(along-track) 방향의 위상 지연을 보상하기 위해 근거리에서 사용 가능한 수학식(
Figure 112017064441179-pat00034
(여기서, V는 고도계가 탑재된 비행체의 비행속도를 나타낸다)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치.
3. The method of claim 2,
The scaling function can be used in close proximity to compensate for the phase delay in the along-track direction,
Figure 112017064441179-pat00034
(Where V represents the flight speed of the aircraft on which the altimeter is mounted).
제 1항에 있어서,
상기 펄스 신호 형태 및 표적 반사 신호는 LFM(Linear Frequency Modulated) 신호인 것을 특징으로 하는 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pulse signal type and the target reflection signal are LFM (Linear Frequency Modulated) signals.
제 1항에 있어서,
상기 레이더는 합성 개구면 레이더(SAR: Synthetic Aperture Radar)인 것을 특징으로 하는 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the radar is a Synthetic Aperture Radar (SAR).
레이더의 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 방법에 있어서,
(a) 송신부가 송신 안테나를 이용하여 펄스 신호 형태로 도플러 빔을 표적에 송출하는 단계;
(b) 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 직하방으로 곧바로 FFT(Fast Fourier Transform) 연산하는 단계;
(e) 상기 신호 처리부가 얼롱트랙(along-track) 방향으로 FFT 연산을 한 후 거리셀을 보상하는 단계; 및
(f) 상기 신호 처리부가 이후 얼롱트랙(along-track) 방향으로 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산하여 도플러 빔을 축소하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리셀 이동 보상을 이용한 도플러 빔 축소 방법.
A method for reducing a Doppler beam using a distance cell movement compensation of a radar,
(a) transmitting a Doppler beam to a target in the form of a pulse signal using a transmitting antenna;
(b) receiving a target reflected signal from a plurality of receive antennas reflected from the target;
(c) receiving a target reflection signal by deriving a target reflection signal to generate a demodulation processing signal;
(d) the signal processing unit performs a fast Fourier transform (FFT) operation on the demodulation processing signal directly in a downward direction;
(e) compensating the distance cell after the signal processing unit performs an FFT operation in a direction along-track; And
(f) reducing the Doppler beam by performing an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) operation on the signal processing unit in an erroneous track direction;
And compensating for the Doppler beam using the distance cell motion compensation.
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