KR101770741B1 - 레이더 신호 수신 범위 확대 장치 및 방법 - Google Patents

레이더 신호 수신 범위 확대 장치 및 방법 Download PDF

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박정호
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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

본 발명은 레이더 신호들로부터 얻은 제1 신호들의 진폭값들과 관련된 정보 및 레이더 신호들로부터 얻은 제2 신호들의 위상값들과 관련된 정보를 기초로 제어 신호를 생성하여 이 제어 신호를 기초로 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명에 따른 장치는 레이더 신호들을 수신하는 레이더 신호 수신부; 레이더 신호들로부터 얻은 제1 신호들의 진폭값들과 관련된 제1 정보 및 레이더 신호들로부터 얻은 제2 신호들의 위상값들과 관련된 제2 정보를 기초로 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부; 및 제어 신호를 기초로 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 수신 범위 제어부를 포함한다.

Description

레이더 신호 수신 범위 확대 장치 및 방법 {Apparatus and method for expanding receiving range of radar signal}
본 발명은 레이더 신호의 수신 범위를 확대시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 레이더 신호의 수신 범위를 동적으로 확대시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
능동 위상 배열 레이더(AESA; Active Electronically Scanned Array radar)는 레이더 안테나에 배열된 소자들이 개별적인 반도체 증폭 및 위상 변위기를 갖추고 있어 전파의 송수신을 독립적으로 수행할 수 있는 레이더를 말한다.
이러한 능동 위상 배열 레이더는 복수의 빔들을 동시에 형성할 수 있으며, 기계식 레이더보다 탐지 범위를 확장시킬 수 있다. 또한 능동 위상 배열 레이더는 여러 목표들을 동시에 공격할 때 각 목표에 대한 정보 갱신 시간이 짧아 동시 다목표 교전 능력도 향상시킬 수 있다. 그래서 능동 위상 배열 레이더는 오늘날 전자전(EW; Electronic Warfare) 시스템에서 폭넓게 활용되고 있다.
그런데 능동 위상 배열 레이더는 이의 운용을 위해 RF 대역의 감쇄기(attenuator)를 사용하고 있다. 그러나 감쇄기의 감쇄 범위가 제한되기 때문에 동적 범위를 높이고자 할 경우 어레이의 개수가 증가하여 레이더 시스템을 구축하는 데에 고가의 비용이 소요되는 문제점이 있다. 또한 전파 환경에 대해 적응성이 부족한 문제점도 있다.
한국등록특허 제1,174,,637호 (공고일 : 2012.08.17.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 레이더 신호들로부터 얻은 제1 신호들의 진폭값들과 관련된 정보 및 레이더 신호들로부터 얻은 제2 신호들의 위상값들과 관련된 정보를 기초로 제어 신호를 생성하여 이 제어 신호를 기초로 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 레이더 신호들을 수신하는 레이더 신호 수신부; 상기 레이더 신호들로부터 얻은 제1 신호들의 진폭값들과 관련된 제1 정보 및 상기 레이더 신호들로부터 얻은 제2 신호들의 위상값들과 관련된 제2 정보를 기초로 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부; 및 상기 제어 신호를 기초로 상기 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 수신 범위 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 제어 신호 생성부는 상기 레이더 신호들과 위상이 같은 신호들을 상기 제1 신호들로 획득하며, 상기 레이더 신호들과 위상이 다른 신호들을 상기 제2 신호들로 획득한다.
바람직하게는, 상기 제어 신호 생성부는 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 동일한 크기의 셀들로 분할하며, 상기 셀들의 진폭값들을 평균하여 얻은 값을 상기 제1 정보로 생성하고, 상기 셀들 간 위상차값들을 평균하여 얻은 값을 상기 제2 정보로 생성한다.
바람직하게는, 상기 제어 신호 생성부는 상기 제2 신호들 및 선형 회귀(linear regression)를 기초로 추정된 제3 신호를 이용하여 상기 진폭값들과 동일한 개수의 상기 위상차값들을 획득한다.
바람직하게는, 상기 제어 신호 생성부는 제1 회귀 계수, 제2 회귀 계수, 상기 제2 신호들의 시간 정보들 및 상기 제2 신호들의 전압차 정보들을 기초로 상기 제3 신호를 추정한다.
바람직하게는, 상기 제어 신호 생성부는 상기 레이더 신호들이 처음 이후 수신되면 상기 레이더 신호들에 상기 제어 신호를 합산하여 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 획득한다.
바람직하게는, 상기 수신 범위 제어부는 상기 레이더 신호들로부터 상기 제어 신호를 차감하여 상기 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시킨다.
바람직하게는, 상기 레이더 신호 수신 범위 확대 장치는 아날로그 신호 형태의 상기 레이더 신호들을 디지털 신호들로 변환시키는 제1 컨버팅부; 및 디지털 신호 형태의 상기 제어 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 제2 컨버팅부를 더 포함하며, 상기 제어 신호 생성부는 상기 디지털 신호들로부터 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 획득하며, 상기 수신 범위 제어부는 아날로그 신호로 변환된 상기 제어 신호를 기초로 상기 수신 범위를 동적으로 확장시킨다.
또한 본 발명은 레이더 신호들을 수신하는 단계; 상기 레이더 신호들로부터 얻은 제1 신호들의 진폭값들과 관련된 제1 정보 및 상기 레이더 신호들로부터 얻은 제2 신호들의 위상값들과 관련된 제2 정보를 기초로 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제어 신호를 기초로 상기 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 방법을 제안한다.
바람직하게는, 상기 생성하는 단계는 상기 레이더 신호들과 위상이 같은 신호들을 상기 제1 신호들로 획득하며, 상기 레이더 신호들과 위상이 다른 신호들을 상기 제2 신호들로 획득한다.
바람직하게는, 상기 생성하는 단계는 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 동일한 크기의 셀들로 분할하며, 상기 셀들의 진폭값들을 평균하여 얻은 값을 상기 제1 정보로 생성하고, 상기 셀들 간 위상차값들을 평균하여 얻은 값을 상기 제2 정보로 생성한다.
바람직하게는, 상기 생성하는 단계는 상기 제2 신호들 및 선형 회귀(linear regression)를 기초로 추정된 제3 신호를 이용하여 상기 진폭값들과 동일한 개수의 상기 위상차값들을 획득한다.
바람직하게는, 상기 생성하는 단계는 제1 회귀 계수, 제2 회귀 계수, 상기 제2 신호들의 시간 정보들 및 상기 제2 신호들의 전압차 정보들을 기초로 상기 제3 신호를 추정한다.
바람직하게는, 상기 생성하는 단계는 상기 레이더 신호들이 처음 이후 수신되면 상기 레이더 신호들에 상기 제어 신호를 합산하여 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 획득한다.
바람직하게는, 상기 확장시키는 단계는 상기 레이더 신호들로부터 상기 제어 신호를 차감하여 상기 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시킨다.
바람직하게는, 상기 수신하는 단계와 상기 생성하는 단계 사이에, 아날로그 신호 형태의 상기 레이더 신호들을 디지털 신호들로 변환시키는 제1 단계를 더 포함하고, 상기 생성하는 단계와 상기 확장시키는 단계 사이에, 디지털 신호 형태의 상기 제어 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 제2 단계를 더 포함하며, 상기 생성하는 단계는 상기 디지털 신호들로부터 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 획득하고, 상기 확장시키는 단계는 아날로그 신호로 변환된 상기 제어 신호를 기초로 상기 수신 범위를 동적으로 확장시킨다.
또한 본 발명은 레이더 신호 수신 범위 확대 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제안한다.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 레이더 시스템에서 필요한 송수신 모듈의 동적 범위를 종래보다 더욱 확장시킬 수 있다.
둘째, 어레이의 개수를 증가시키지 않아도 되며, 이에 따라 레이더 시스템을 구축하는 데에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 수신기 동적 범위 확대 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 레이더 수신기 동적 범위 확대 장치를 구성하는 제어기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에서 펄스와 범위 셀에 대한 정의를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호 수신 범위 확대 장치의 내부 구성을 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호 수신 범위 확대 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
능동 위상 배열 레이더(AESA radar)에서 감쇄기의 감쇄 범위 제한으로 인한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 수신기의 수신 동적 범위를 확장시키는 장치에 대하여 제안한다. 이하 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 수신기 동적 범위 확대 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 레이더 수신기 동적 범위 확대 장치(100)는 전단 수신기(110), 후단 수신기(120), ADC(Analog Digital Converter; 130), 제어기(140), DAC(Digital Analog Converter; 150) 및 제1 믹서(mixer; 160)를 포함한다.
전단 수신기(110)는 안테나(미도시)를 통해 외부로부터 레이더 신호를 수신하는 기능을 수행한다.
후단 수신기(120)는 입력된 신호를 ADC(130)로 전송하는 기능을 수행한다. 전단 수신기(110)로부터 신호를 처음 수신하는 경우, 후단 수신기(120)는 전단 수신기(110)로부터 수신된 신호를 ADC(130)로 전송한다. 반면 전단 수신기(110)로부터 신호를 처음 이후 수신하는 경우, 후단 수신기(120)는 제1 믹서(160)에 의해 생성된 혼합 신호를 ADC(130)로 전송한다.
ADC(130)는 후단 수신기(120)를 통과한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 기능을 수행한다.
제어기(140)는 입력된 신호를 기초로 제어 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 제어기(140)에 의해 생성되는 제어 신호는 전단 수신기(110)로 입력되는 신호의 세기를 조절하기 위한 것이다. 제어 신호를 이용하면 레이더 수신기의 제한된 동적 범위로도 세기가 큰 신호를 정상적으로 수신하는 것이 가능해진다. 따라서 본 발명에서는 제어 신호를 이용하여 레이더 수신기의 수신 동적 범위를 확장시킬 수가 있다. 제어기(140)에 대한 보다 자세한 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.
DAC(150)는 제어기(140)에 의해 생성된 제어 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 기능을 수행한다.
제1 믹서(160)는 전단 수신기(110)로부터 수신된 신호와 제어기(140)에 의해 생성된 신호를 혼합시키는 기능을 수행한다. 일례로, 제1 믹서(160)는 제어기(140)에 의해 생성된 제어 신호를 차 신호로 이용하여 Np+1번째 펄스에서 전단 수신기(110)로부터 수신된 신호로부터 제어 신호를 차감시킨다.
도 2는 레이더 수신기 동적 범위 확대 장치를 구성하는 제어기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2에 따르면, 제어기(140)는 제2 믹서(141), 디지털 복조기(142), 진폭 추정기(143), 위상 추정기(144), 보정 데이터 생성기(145) 및 보정 처리기(146)를 포함한다.
디지털 복조기(142)는 입력된 디지털 신호들을 기초로 I/Q 데이터들을 생성하는 기능을 수행한다. 여기서 I는 In-phase를 의미하고 Q는 Quadrature-phase를 의미한다.
디지털 복조기(142)는 np에 해당하는 디지털 신호들이 입력되면 이 디지털 신호들을 기초로 Nrc 개수의 I/Q 데이터들을 생성한다. 디지털 복조기(142)에 의해 생성된 I/Q 데이터들 중 I 값들은 진폭 추정기(143)로 입력되며, Q 값들은 위상 추정기(144)로 입력된다. 진폭 추정기(143)로 입력되는 I 값들은 anp,1, anp,2, …, anp,nrc 등 총 Nrc개이며, 위상 추정기(144)로 입력되는 Q 값들은 bnp,1, bnp,2, …, bnp,nrc 등 총 Nrc개이다. n은 현재 위치(또는 특정 위치)를 나타내는 수를 의미하며, N은 총 개수를 의미한다. np는 현재 펄스의 수를 의미하며, nrc는 특정 범위 셀의 개수를 의미한다. Nrc는 범위 셀의 총 개수(range cell number)를 의미한다.
진폭 추정기(143)는 입력된 I 값들의 진폭 평균값을 산출하는 기능을 수행한다. 진폭 추정기(143)는 다음 수학식 1을 이용하여 K개 펄스의 동일 범위 셀들(range cells) 간 진폭 평균값을 산출할 수 있다.
Figure 112017005637340-pat00001
상기에서 A*은 입력된 I 데이터들의 진폭 평균값(amplitude avr.)을 의미하며, K는 위상차 평균값을 구하기 위해 사용되는 이전 펄스의 개수(cal pulse number)를 의미한다. np의 범위는 1 ~ Np이며, nrc의 범위는 1 ~ Nrc이다.
Anp,nrc는 디지털 복조기(142)에 의해 np에 해당하는 디지털 신호로부터 생성된 nrc번째 I 데이터의 진폭을 의미한다. 즉 Anp,nrc는 np번째 입력된 펄스의 nrc번째 범위 셀의 진폭을 의미한다.
도 3은 본 발명에서 펄스와 범위 셀에 대한 정의를 설명하기 위한 참고도이다. 도 3을 참조하면, 펄스는 도면부호 210과 같이 정의되며, 범위 셀은 도면부호 220과 같이 정의된다. 본 발명에서는 이와 같이 정의된 펄스와 범위 셀을 기준으로 수학식 1에 적용하기 위한 펄스의 개수와 범위 셀의 개수를 산출할 수 있다.
다시 도 2를 참조하여 설명한다.
위상 추정기(144)는 입력된 Q 값들의 위상차 평균값을 산출하는 기능을 수행한다. 위상 추정기(144)는 다음 수학식 2를 이용하여 K개 펄스의 동일 범위 셀들 간 위상차 평균값을 산출할 수 있다.
Figure 112017005637340-pat00002
상기에서 Δφ*은 입력된 Q 데이터들의 위상차 평균값(phase difference average)을 의미한다. 또한 Δφnp,nrc는 디지털 복조기(142)에 의해 np에 해당하는 디지털 신호로부터 생성된 nrc번째 Q 데이터의 위상차를 의미한다.
위상차는 현재 펄스의 위상과 이전 펄스의 위상 사이의 차이값을 나타낸다. 따라서 수학식 2에서 K개 펄스의 위상차 평균값을 구하기 위해서는 K+1개의 펄스 정보가 필요하다.
본 발명에서 위상 추정기(144)는 선형 회귀(linear regression)를 이용하여 K+1번째 펄스의 위상을 추정할 수 있다. 위상 추정기(144)는 현재의 위상에 대한 오차를 줄임으로써 K+1번째 펄스의 위상을 추정할 수 있다.
수학식 3은 본 발명에 적용될 수 있는 선형 회귀의 기본 모델에 관한 것이다.
Figure 112017005637340-pat00003
상기에서 Yi는 종속 변수를 의미하며, α는 회귀 계수(regression coefficient)를 의미한다. xi는 설명 변수를 의미하며, βi는 x의 기울기로 설명변수 xi가 한 단위 증가할 때마다 종속 변수 Yi의 증가량(미분 계수)을 의미한다.
위상 추정기(144)는 Q 값들의 위상차 평균값을 구하기 위해 K개의 이전 펄스들을 이용한다. 위상 추정기(144)는 이 점을 참작하여 수학식 4를 이용하여 K개의 미분 계수들을 산출한다.
Figure 112017005637340-pat00004
상기에서 φy,i-1은 i-1번째 펄스 위상의 y축 성분, 즉 이상적인 펄스들(ideal phases) 간 차이값을 의미하며, φx,i-1은 i-1번째 펄스 위상의 x축 성분, 즉 시간(time)을 의미한다.
수학식 3과 수학식 4를 이용하면 i번째 회귀 계수는 수학식 5와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112017005637340-pat00005
상기에서 αi는 i번째 회귀 계수를 의미한다.
i번째 회귀 계수 αi가 수학식 5와 같이 정의될 때 수학식 3의 회귀 계수 α는 수학식 6을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112017005637340-pat00006
위상 추정기(144)는 수학식 4 내지 수학식 6을 기초로 하여 얻은 수학식 7을 이용하여 K+1번째 펄스의 위상을 산출한다.
Figure 112017005637340-pat00007
위상 추정기(144)는 K+1번째 펄스의 위상이 산출되면 수학식 2를 이용하여 최종적으로 Q 값들의 위상차 평균값을 산출한다.
보정 데이터 생성기(145)는 진폭 추정기(143)에 의해 산출된 I 값들의 진폭 평균값과 위상 추정기(144)에 의해 산출된 Q 값들의 위상차 평균값을 기초로 보정 계수(calibration coefficient)를 생성하는 기능을 수행한다.
보정 데이터 생성기(145)는 다음 수학식 8을 이용하여 보정 계수를 산출할 수 있다. 수학식 8은 수학식 1 내지 수학식 3을 합성하여 얻은 것이다.
Figure 112017005637340-pat00008
상기에서 C는 보정 계수를 의미한다. A* np,nrc∠φnp,nrc는 본래 들어온 신호의 성분으로서, A* np,nrc는 수학식 1에 기재되어 있는 것과 같이 진폭 평균값을 의미하며, φnp,nrc는 수학식 7에서 도출할 수 있는 바와 같이 위상값들의 평균값을 의미한다. 따라서 A* np,nrc∠φnp,nrc는 진폭이 A* np,nrc이고, 위상이 φnp,nrc인 복소수를 나타낸다. 즉 A* np,nrc∠φnp,nrc는 다음과 같이 정의할 수 있다.
A* np,nrc∠φnp,nrc = A* np,nrccos(φnp,nrc) + iA* np,nrcsin(φnp,nrc)
보정 처리기(146)는 보정 데이터 생성기(145)에 의해 생성된 보정 계수를 기초로 전단 수신기(110)로부터 후단 수신기(120)로 입력되는 신호의 세기를 조절하기 위한 제어 신호를 생성하는 기능을 수행한다.
보정 처리기(146)는 제어 신호가 생성되면 이 제어 신호를 DAC(150)로 전송하는 기능도 수행한다. 이때 보정 처리기(146)는 Np 값이 1이면 Cal2 계수를 0으로 계산한다. Cal2는 보정 처리기(146)에서 다음 펄스에 DAC(150)의 Cal1에서 빼주었던 부분을 다시 더해주는 값을 의미한다. np 값이 1일 때에는 현재 펄스가 최초 펄스이므로, 수신기 전에서 아무 것도 빼지지 않았으므로 더해주는 초기값이 0이어야 한다.
제2 믹서(141)는 ADC(130)를 통과한 신호와 보정 처리기(146)에 의해 생성된 제어 신호를 혼합시키는 기능을 수행한다. 일례로, 제2 믹서(141)는 보정 처리기(146)에 의해 생성된 제어 신호를 합 신호로 이용하여 np+1번째 펄스에서 ADC(130)를 통과한 신호로부터 제어 신호를 합산시킨다.
이상 설명한 본 발명은 레이더 시스템을 구성하는 수신기의 수신 동적 범위를 확대시키는 장치에 관한 것으로서, 능동 위상 배열 레이더에서 안테나에 사용되는 반도체 송수신 모듈의 수신 동적 범위를 넓게 하는 장치에 대하여 제안한다. 본 발명은 표적을 감시 및 정찰하는 시스템에 적용될 수 있다.
이상 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호 수신 범위 확대 장치의 내부 구성을 도시한 개념도이다.
도 4에 따르면, 레이더 신호 수신 범위 확대 장치(300)는 레이더 신호 수신부(310), 제어 신호 생성부(320), 수신 범위 제어부(330), 전원부(340) 및 주제어부(350)를 포함한다.
전원부(340)는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치(300)를 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 주제어부(350)는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치(300)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다. 레이더 신호 수신 범위 확대 장치(300)가 레이더 수신기에 장착되어 활용될 수 있음을 참작할 때 전원부(340)와 주제어부(350)는 본 실시예에서 구비되지 않아도 무방하다.
레이더 신호 수신부(310)는 레이더 신호들을 수신하는 기능을 수행한다. 레이더 신호 수신부(310)는 도 1의 전단 수신기(110)에 대응하는 개념이다.
제어 신호 생성부(320)는 레이더 신호들로부터 얻은 제1 신호들의 진폭값들과 관련된 제1 정보 및 레이더 신호들로부터 얻은 제2 신호들의 위상값들과 관련된 제2 정보를 기초로 제어 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 제어 신호 생성부(320)는 도 1의 제어기(140)에 대응하는 개념이다.
제어 신호 생성부(320)는 레이더 신호들과 위상이 같은 신호들을 제1 신호들로 획득하며, 레이더 신호들과 위상이 다른 신호들을 제2 신호들로 획득할 수 있다. 제어 신호 생성부(320)의 이러한 기능은 도 2의 디지털 복조기(142)에 의해 수행되는 기능을 참작한 것이다.
제어 신호 생성부(320)는 제1 신호들과 제2 신호들을 동일한 크기의 셀들로 분할하며, 셀들의 진폭값들을 평균하여 얻은 값을 제1 정보로 생성하고, 셀들 간 위상차값들을 평균하여 얻은 값을 제2 정보로 생성할 수 있다. 제어 신호 생성부(320)의 이러한 기능은 도 2의 진폭 추정기(143) 및 위상 추정기(144)에 의해 수행되는 기능을 참작한 것이다.
제어 신호 생성부(320)는 제2 신호들 및 선형 회귀(linear regression)를 기초로 추정된 제3 신호를 이용하여 진폭값들과 동일한 개수의 위상차값들을 획득할 수 있다. 또한 제어 신호 생성부(320)는 제1 회귀 계수, 제2 회귀 계수, 제2 신호들의 시간 정보들 및 제2 신호들의 전압차 정보들을 기초로 제3 신호를 추정할 수 있다. 제어 신호 생성부(340)의 이러한 기능은 도 2의 위상 추정기(1440)에 의해 수행되는 기능을 참작한 것이다.
제어 신호 생성부(320)는 레이더 신호들이 처음 이후 수신되면 레이더 신호들에 제어 신호를 합산하여 제1 신호들과 제2 신호들을 획득할 수 있다. 제어 신호 생성부(340)의 이러한 기능은 도 2의 제2 믹서(141)에 의해 수행되는 기능을 참작한 것이다.
수신 범위 제어부(330)는 제어 신호 생성부(320)에 의해 생성된 제어 신호를 기초로 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 기능을 수행한다. 수신 범위 제어부(330)는 도 1의 제1 믹서(160)에 대응하는 개념이다.
수신 범위 제어부(330)는 레이더 신호들로부터 제어 신호를 차감하여 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시킬 수 있다.
레이더 신호 수신 범위 확대 장치(300)는 제1 컨버팅부(360), 제2 컨버팅부(370) 등을 더 포함할 수 있다.
제1 컨버팅부(360)는 아날로그 신호 형태의 레이더 신호들을 디지털 신호들로 변환시키는 기능을 수행한다. 이 경우 제어 신호 생성부(320)는 디지털 신호들로부터 제1 신호들과 제2 신호들을 획득할 수 있다. 제1 컨버팅부(360)는 도 1의 ADC(130)에 대응하는 개념이다.
제2 컨버팅부(370)는 디지털 신호 형태의 제어 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 기능을 수행한다. 이 경우 수신 범위 제어부(330)는 아날로그 신호로 변환된 제어 신호를 기초로 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시킬 수 있다. 제2 컨버팅부(370)는 도 1의 DAC(150)에 대응하는 개념이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호 수신 범위 확대 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 이하 설명은 도 4 및 도 5를 참조한다.
먼저 레이더 신호 수신부(310)가 레이더 신호들을 수신한다(S410).
이후 제어 신호 생성부(320)가 레이더 신호들로부터 얻은 제1 신호들의 진폭값들과 관련된 제1 정보 및 레이더 신호들로부터 얻은 제2 신호들의 위상값들과 관련된 제2 정보를 기초로 제어 신호를 생성한다(S420).
이후 수신 범위 제어부(330)가 제어 신호를 기초로 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시킨다(S430).
한편 S410 단계와 S420 단계 사이에, 제1 컨버팅부(360)가 아날로그 신호 형태의 레이더 신호들을 디지털 신호들로 변환시킬 수 있다.
한편 S420 단계와 S430 단계 사이에, 제2 컨버팅부(370)가 디지털 신호 형태의 제어 신호를 아날로그 신호로 변환시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 레이더 신호들을 수신하는 레이더 신호 수신부;
    상기 레이더 신호들로부터 얻은 제1 신호들의 진폭값들과 관련된 제1 정보 및 상기 레이더 신호들로부터 얻은 제2 신호들의 위상값들과 관련된 제2 정보를 기초로 제어 신호를 생성하되, 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 동일한 크기의 셀들로 분할하며, 상기 셀들의 진폭값들을 평균하여 얻은 값을 상기 제1 정보로 생성하고, 상기 셀들 간 위상차값들을 평균하여 얻은 값을 상기 제2 정보로 생성하며, 상기 제2 신호들 및 선형 회귀(linear regression)를 기초로 추정된 제3 신호를 이용하여 상기 진폭값들과 동일한 개수의 상기 위상차값들을 획득하는 제어 신호 생성부; 및
    상기 제어 신호를 기초로 상기 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 수신 범위 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 신호 생성부는 상기 레이더 신호들과 위상이 같은 신호들을 상기 제1 신호들로 획득하며, 상기 레이더 신호들과 위상이 다른 신호들을 상기 제2 신호들로 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 신호 생성부는 제1 회귀 계수, 제2 회귀 계수, 상기 제2 신호들의 시간 정보들 및 상기 제2 신호들의 전압차 정보들을 기초로 상기 제3 신호를 추정하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 신호 생성부는 상기 레이더 신호들이 처음 이후 수신되면 상기 레이더 신호들에 상기 제어 신호를 합산하여 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 범위 제어부는 상기 레이더 신호들로부터 상기 제어 신호를 차감하여 상기 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    아날로그 신호 형태의 상기 레이더 신호들을 디지털 신호들로 변환시키는 제1 컨버팅부; 및
    디지털 신호 형태의 상기 제어 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 제2 컨버팅부
    를 더 포함하며,
    상기 제어 신호 생성부는 상기 디지털 신호들로부터 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 획득하며,
    상기 수신 범위 제어부는 아날로그 신호로 변환된 상기 제어 신호를 기초로 상기 수신 범위를 동적으로 확장시키는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 장치.
  9. 레이더 신호들을 수신하는 단계;
    상기 레이더 신호들로부터 얻은 제1 신호들의 진폭값들과 관련된 제1 정보 및 상기 레이더 신호들로부터 얻은 제2 신호들의 위상값들과 관련된 제2 정보를 기초로 제어 신호를 생성하되, 상기 제1 신호들과 상기 제2 신호들을 동일한 크기의 셀들로 분할하며, 상기 셀들의 진폭값들을 평균하여 얻은 값을 상기 제1 정보로 생성하고, 상기 셀들 간 위상차값들을 평균하여 얻은 값을 상기 제2 정보로 생성하며, 상기 제2 신호들 및 선형 회귀(linear regression)를 기초로 추정된 제3 신호를 이용하여 상기 진폭값들과 동일한 개수의 상기 위상차값들을 획득하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제어 신호를 기초로 상기 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는 상기 레이더 신호들과 위상이 같은 신호들을 상기 제1 신호들로 획득하며, 상기 레이더 신호들과 위상이 다른 신호들을 상기 제2 신호들로 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는 제1 회귀 계수, 제2 회귀 계수, 상기 제2 신호들의 시간 정보들 및 상기 제2 신호들의 전압차 정보들을 기초로 상기 제3 신호를 추정하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 확장시키는 단계는 상기 레이더 신호들로부터 상기 제어 신호를 차감하여 상기 레이더 신호들의 수신 범위를 동적으로 확장시키는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 수신 범위 확대 방법.
  15. 컴퓨터에서 제 9 항, 제 10 항, 제 13 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 레이더 신호 수신 범위 확대 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102405095B1 (ko) * 2022-03-28 2022-06-07 한화시스템(주) 완전 디지털 레이더 시스템 및 이의 다중 채널 보정 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3216713B2 (ja) 1998-12-08 2001-10-09 日本電気株式会社 フェーズドアレイレーダ
JP2009300161A (ja) 2008-06-11 2009-12-24 Mitsubishi Electric Corp 電波探知装置
KR101008614B1 (ko) * 2003-09-01 2011-01-17 엘지전자 주식회사 수신기에서의 자동 이득 제어 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3216713B2 (ja) 1998-12-08 2001-10-09 日本電気株式会社 フェーズドアレイレーダ
KR101008614B1 (ko) * 2003-09-01 2011-01-17 엘지전자 주식회사 수신기에서의 자동 이득 제어 장치
JP2009300161A (ja) 2008-06-11 2009-12-24 Mitsubishi Electric Corp 電波探知装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102405095B1 (ko) * 2022-03-28 2022-06-07 한화시스템(주) 완전 디지털 레이더 시스템 및 이의 다중 채널 보정 방법

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