KR101831198B1 - 통신 신호에 대한 감소된 연산량을 가지는 2-단계 tdoa/fdoa 정보 추정 방법 - Google Patents

통신 신호에 대한 감소된 연산량을 가지는 2-단계 tdoa/fdoa 정보 추정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 2-단계 TDOA 및 FDOA 정보 추출 방법은, 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 추렴 및 보간법을 수행하여 중앙 처리 장치로 전송하는 신호 수신/처리/전송 단계; 및 최적 연산량을 위한 최적 샘플링 주파수를 연산하고 전송된 수신 신호의 주파수를 최적 샘플링 주파수로 변경하는 최적 샘플링 주파수 변경 단계를 포함하고, 전송효율을 극대화하고 정밀한 추정 값을 획득하면서도 연산량을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

Description

통신 신호에 대한 감소된 연산량을 가지는 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법{Reduced complexity TWO-STEP TDOA/FDOA estimation method for communication signals}
본 발명은 통신 신호에 대한 감소된 연산량을 가지는 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법 및 TDOA/FDOA 정보 추정 장치를 포함하는 TDOA/FDOA 정보 추정 시스템에 관한 것이다.
알려지지 않은 신호원의 위치를 추정하기 위해 사용되는 TDOA 및 FDOA의 정보 추정은 일반적으로 수집 시간 T초 동안 제1수신부에서 수집한 신호 r 1(t)과 제2수신부에서 수집한 신호 r 2 (t)를 이용한다. 이와 관련하여, 수학식 1으로 정의되는 CAF(cross ambiguity function)가 최대가 될 때의 τ 및 υ의 값을 연산하는 방법을 이용한다.
Figure 112016035790678-pat00001
여기서, ( )*는 복소 공액(complex conjugate)을 나타낸다. 이를 연산하는 방법은 BF(brute force) 방법 및 Stein’s 알고리즘 등의 다양한 알고리즘들이 개발되었다. BF 방법은 수학식 1을 샘플링된 이산 신호에 의한 수학식 2로 표현하였을 때, 시간 인덱스 m과 주파수 인덱스 p로 이루어진 모든 격자 값에 대해 아래와 같이 수학식 2를 연산하여 전수 조사를 실시하는 것이다.
Figure 112016035790678-pat00002
여기서, n은 샘플링된 신호의 시간 인덱스, Q는 설정한 p의 개수를 나타낸다. Stein’s 알고리즘은 수학식 2의 N을 한 블록 당 L개의 샘플을 가지는 K개의 블록으로 나누고 Q에 K를 대입한 수학식 3을 유도하여 구현한다.
Figure 112016035790678-pat00003
여기서 b m [kL+i]는 아래의 수학식 4와 같다.
Figure 112016035790678-pat00004
따라서, 수학식 4로 이루어진 샘플 열을 K개의 블록으로 나누고, 각각의 블록 안의 L개의 샘플들을 더해서 출력된 K개의 샘플을 입력으로 FFT(fast fourier transform)를 수행하여 구현된다. 여기서, L은 추렴인수(decimation factor)와 동일한 효과를 발생하므로 수학식 2에 비해서 주파수 영역 연산을 효율적으로 수행할 수 있다.
하지만 전자전(electronic warfare) 시스템 상황에서 Stein’s 알고리즘은 BF 방법과 마찬가지로 구현가능한 정도의 효율적인 연산량을 제공하지 못하는 기술적인 문제점이 여전히 존재한다. 따라서, 연산효율을 향상시키기 위한 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법에 대한 다양한 방법들이 크게 두 부류로 개발되고 있다.
첫째는 수신된 신호로부터 1 단계에서는 수학식 3을 목표로 하는 해상도보다 낮게 설정하여 연산을 수행한 다음 2 단계에서 출력값들 중에서 큰 값을 선별하고 보간법을 사용하여 높은 해상도로 변경하는 방법이며, 둘째는 1 단계에서는 첫 번째 방법과 마찬가지로 수학식 3을 목표로 하는 해상도보다 낮게 설정하여 연산을 수행한 다음 2 단계에서 출력값이 아닌 수신 신호에 보간법을 수행하여 1 단계에서 추정한 TDOA/FDOA 출력값의 주변값에 대해 수학식 2 또는 수학식 3을 적용하여 최종 TDOA/FDOA를 추정하는 방법이다.
첫 번째 방법은 연산량이 적지만 정확도가 떨어지는 단점이 있으며, 두 번째 방법은 정확도가 높은 반면 연산량이 상대적으로 많은 문제점이 있다. 또한 이러한 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법의 경우, 2개 이상의 수신기에서 중앙처리장치로 전송할 때, 전송효율을 위해 샘플링 주파수가 낮다면 보간법을 과도하게 수행해야 하는 단점으로 인해 연산효율이 저하되는 문제점이 존재한다.
본 발명은 위 배경기술에 따라 새로운 기술 요구에 의하여 안출된 것으로, 정밀한 추정 값을 획득하면서도 연산량을 감소시킬 수 있는 TDOA/FDOA 정보 추정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 통신 신호를 방사하는 위치가 알려지지 않은 신호원을 탐지 및 식별할 때, 적용되는 2-단계 TDOA 및 FDOA 정보 추출 방법은, 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 추렴 및 보간법을 수행하여 중앙 처리 장치로 전송하는 신호 수신/처리/전송 단계; 및 최적 연산량을 위한 최적 샘플링 주파수를 연산하고 전송된 수신 신호의 주파수를 최적 샘플링 주파수로 변경하는 최적 샘플링 주파수 변경 단계;를 포함하고, 전송효율을 극대화하고 정밀한 추정 값을 획득하면서도 연산량을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 신호 수신/처리/전송 단계는, 상기 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 임의의 샘플링 주파수로 샘플링한 신호로부터 RMS(root mean square) 대역폭을 계산하는 단계; 상기 RMS 대역폭으로부터 신호의 대역폭을 추정하는 단계; 및 상기 추정된 신호의 대역폭을 샘플링 주파수로 하는 신호로 변경하기 위해 추렴 및 보간법을 차례로 수행하고 중앙 처리 장치로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 최적 샘플링 주파수 변경 단계는, 상기 최적 샘플링 주파수로의 변경을 위한 최종 시간축 및 주파수축 해상도와 수집시간을 설정하는 단계; 상기 최적 샘플링 주파수로의 변경을 위하여 고려되는 최소 TDOA, 최대 TDOA, 최소 FDOA, 최대 FDOA를 설정하는 단계; 상기 설정된 최종 시간축 및 주파수축 해상도와 수집시간 및 상기 설정된 최소 TDOA, 최대 TDOA, 최소 FDOA, 최대 FDOA를 이용하여 상기 최적 샘플링 주파수를 연산하는 단계; 및 상기 연산된 최적 샘플링 주파수로 수신신호를 변경하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 다른 측면에 따른 통신 신호를 방사하는 위치가 알려지지 않은 신호원을 탐지 및 식별할 때, 적용되는 2-단계 TDOA 및 FDOA 정보 추출 시스템은, 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 추렴 및 보간법을 수행하여 중앙 처리 장치로 전송하는 수신부; 및 최적 연산량을 위한 최적 샘플링 주파수를 연산하고 상기 수신부로부터 전송된 수신 신호의 주파수를 최적 샘플링 주파수로 변경하는 중앙처리장치;를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 수신부는, 상기 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 임의의 샘플링 주파수로 샘플링한 신호로부터 RMS(root mean square) 대역폭을 계산하는 RMS 대역폭 연산부; 및 상기 RMS 대역폭으로부터 신호의 대역폭을 추정하고, 상기 추정된 신호의 대역폭을 샘플링 주파수로 하는 신호로 변경하기 위해 추렴 및 보간법을 차례로 수행하고 상기 중앙 처리 장치로 전송하는 추렴 및 보간부;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 중앙처리장치는, 상기 최적 샘플링 주파수로의 변경을 위한 최종 시간축 및 주파수축 해상도와 수집시간 및 고려되는 최소 TDOA, 최대 TDOA, 최소 FOOA, 최대 FOOA를 설정하고, 설정된 값으로부터 최적 보간인수(interpolation factor)를 연산하여 상기 최적 보간인수에 대응되는 최적 샘플링 주파수로 변경된 신호를 출력하는 최적 샘플링 주파수 변경부; 상기 최적 샘플링 주파수를 가지는 변경된 신호를 입력으로 하여 낮은 해상도를 가지는 제1 TDOA/ FDOA 추정치를 획득하는 제1 TDOA/FDOA 추정부; 및 상기 보간법 및 저역필터 수행부에서 출력된 두 신호를 입력으로 하여 상기 제1 TDOA/ FDOA 추정치의 주변값에 대해 최종 제2 TDOA/ FDOA 추정치를 획득하는 제2 TDOA/FDOA 추정부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 2단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법의 연산량 감소 방법은, 전송효율을 극대화하고 정밀한 추정 값을 획득하면서도 연산량을 획기적으로 감소시키는 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 2단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법의 연산량 감소 방법은, 알려지지 않은 미상신호원의 위치를 신속하게 추정해야 하는 전자전 환경에 활용하여, 아군의 전술적 우위를 선점하는 데 혁신적인 역할을 할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명과 관련하여, 통신 신호에 대한 감소된 연산량을 가지는 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2는 본 발명과 관련하여, 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법의 개념도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 감소된 연산량을 가지는 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 장치를 포함하는 TDOA/FDOA 정보 추정 시스템의 구성도를 도시한다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
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.
제1, 제2등의 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 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.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "블록" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 통신 신호에 대한 감소된 연산량을 가지는 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법 및 TDOA/FDOA 정보 추정 장치를 포함하는 TDOA/FDOA 정보 추정 시스템을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 두 수신부에서 획득한 수신 신호로부터 TDOA(time difference of arrival) 및 FDOA(frequency difference of arrival)를 추정할 때, 전송시간 및 연산량을 동시에 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 통신 신호를 방사하는 위치가 알려지지 않은 신호원을 탐지 및 식별할 때 (a) 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 추렴 및 보간법을 수행하여 중앙 처리 장치로 전송하는 단계; (b) 최적 연산량을 위한 최적 샘플링 주파수를 연산하고 전송된 수신 신호의 주파수를 최적 샘플링 주파수로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명은 전송 시간을 최소화하는 동시에 2-단계 TDOA/FDOA 추정 방법의 연산량을 획기적으로 줄이는 방법이다.
이와 관련하여, 본 발명은 두 수신부에서 획득한 수신 신호로부터 TDOA 및 FDOA 정보를 추정하는 데 있어서, 연산효율을 위해 2단계 방법을 적용할 때, 최적 보간인수(interpolation factor)를 연산하고, 샘플링 주파수를 변경하는 단계를 추가함으로써 전송시간을 최소화하는 동시에 알고리즘의 연산량을 최소화하는 방법이다.
도 1을 참조하면, 전술한 방법과 관련하여, 본 발명에서의 감소된 연산량을 가지는 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법이 제시된다. 즉, 도 1은 본 발명과 관련하여, 통신 신호에 대한 감소된 연산량을 가지는 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법의 흐름도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법은 신호 수신/처리/전송 단계(S100) 및 최적 샘플링 주파수 변경 단계(S200)를 포함한다.
상기 신호 수신/처리/전송 단계(S100)는 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 추렴 및 보간법을 수행하여 중앙 처리 장치로 전송하는 단계이다. 한편, 상기 신호 수신/처리/전송 단계(S100)는 RMS(root mean square) 대역폭 계산 단계(S110), 대역폭 추정 단계(S120), 신호 보간/전송 단계(S130)을 포함할 수 있다.
상기 RMS 대역폭 계산 단계(S110)는 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 임의의 샘플링 주파수로 샘플링한 신호로부터 RMS(root mean square) 대역폭을 계산한다.
상기 대역폭 추정 단계(S120)는 상기 RMS 대역폭으로부터 상기 신호의 대역폭을 추정한다.
상기 신호 보간/전송 단계(S130)는 상기 추정된 신호의 대역폭을 샘플링 주파수로 하는 신호로 변경하기 위해 추렴 및 보간법을 차례로 수행하고 상기 변경된 신호를 중앙 처리 장치로 전송한다.
상기 최적 샘플링 주파수 변경 단계(S200)는 최적 연산량을 위한 최적 샘플링 주파수를 연산하고 상기 전송된 수신 신호의 주파수를 최적 샘플링 주파수로 변경한다. 한편, 상기 최적 샘플링 주파수 변경 단계(S200)는 시간/주파수축 해상도 및 수집시간 설정 단계(S210), 최소/최대 TDOA, FDOA 설정 단계(S220), 최적 샘플링 주파수 연산 단계(S230) 및 신호 변경 단계(S240)를 포함한다.
상기 시간/주파수축 해상도 및 수집시간 설정 단계(S210)는 최적 샘플링 주파수로의 변경을 위한 최종 시간축 및 주파수축 해상도와 수집시간을 설정한다.
상기 최소/최대 TDOA, FDOA 설정 단계(S220)는 최적 샘플링 주파수로의 변경을 위하여 고려하는 최소 TDOA, 최대 TDOA, 최소 FDOA, 최대 FDOA를 설정한다.
상기 최적 샘플링 주파수 연산 단계(S230)는 상기 설정된 최종 시간축 및 주파수축 해상도와 수집시간 및 상기 설정된 최소 TDOA, 최대 TDOA, 최소 FDOA, 최대 FDOA를 이용하여 상기 최적 샘플링 주파수를 연산한다.
상기 신호 변경 단계(S240)는 상기 연산된 최적 샘플링 주파수로 수신 신호를 변경한다.
이상에서 전술된 TDOA/FDOA 정보 추정 방법에서 기술된 내용과 관련하여, 기존 방법의 문제점과 본 발명에서 제안하는 방법의 차이점에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
기존의 2-단계 추정 방법 중 전자전 상황에서 고려하는 정밀한 추정 정확도를 위해서, 1단계에서는 해상도를 낮게 설정하여 수학식 3을 수행하고 2단계에서는 보간법이 수행된 수신 신호로부터 1단계에서 추정한 TDOA/FDOA 출력값의 주변값에 대해 수학식 3을 적용하는 방법을 사용한다. 따라서 1단계에서는 각각의 τ 및 υ 의 개수가 많지만 각 지점에 대한 연산량이 적으며, 2단계에서는 보간된 신호로 인해 각 지점에 대한 연산량이 많지만 1단계 추정의 근처 값만을 출력하므로 고려하는 τ 및 υ 의 개수가 적으므로 보간 인수에 따라 연산량이 변하게 된다. 하지만, 기존의 2-단계 TDOA/FDOA 추정 방법에서는 최적 보간 인수에 대한 고려가 없으므로 본 발명에서는 수학식 5로 정의되는 전체 연산량을 보간 인수 로 미분함으로써 수학식 6과 같이 최적 보간 인수 I를 구하고 이를 적용하여 2-단계 TDOA/FDOA 추정을 수행한다.
Figure 112016035790678-pat00005
Figure 112016035790678-pat00006
여기서 M1은 1 단계에서 연산을 수행하는 τ의 개수, M2는 2 단계에서 연산을 수행하는 개수로 보간 인수와 같고, Q1, P1, K1, N1 및 Q2, P2, K2, N2 는 각각 1 단계 및 2 단계에서의 수학식 (2)와 수학식 (3)에서의 Q, P, K, N이다.
이와 관련하여, 도 2는 본 발명과 관련하여, 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법의 개념도를 도시한다. 도 2를 참조하면, 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법과 관련하여 각각의 파라미터가 도 2에서의 TDOA/FDOA 격자 구조에서 도시된다. 여기서, 상기 각각의 파라미터는 도 2에서 도시된 바와 같이, M1, M2, Q1, Q2 에 해당한다. 한편, 수학식 6에서의 a, b, c 는 수학식 7과 같다.
Figure 112016035790678-pat00007
여기서 fs2는 2단계에서 샘플링 주파수, T는 수집시간, υ mn 은 최대 FDOA와 최소 FDOA의 차이이다.
본 발명에서는 수학식 6의 최적 보간 인수 I를 사용하더라도, 1 단계에 필요한 샘플링 주파수가 높아서 데이터 전송시간이 늘어나는 문제점을 해결하기 위해 샘플링 주파수를 변경하는 단계를 수신부 및 중앙처리장치에 추가하며, 그 순서는 다음과 같다.
먼저, 2 개의 수신부에 수신되는 신호의 대역폭이 알려지지 않은 상황이므로 고려하는 최대 주파수로 샘플링한 신호를 획득한 다음, 수학식 8과 같이 RMS 대역폭을 연산하여 신호의 대역폭을 추정하고 추렴 및 보간법을 이용하여 추정된 신호의 대역폭과 동일한 샘플링 주파수를 가지는 신호를 출력한다.
Figure 112016035790678-pat00008
출력된 신호는 중앙처리장치로 전송되며, 최소의 데이터를 전송하게 되지만, 최적 보간 인수를 위한 첫 번째 단계의 샘플링 주파수와 다르므로, 추렴 및 보간법을 중앙처리장치에서 한 번 더 수행하여, 수학식 6의 최적 보간 인수와 최종 목표 해상도로부터 첫 번째 샘플링 주파수로 변경된 신호를 출력한다.
이러한 일련 과정의 전체적인 구성도는 도 3과 같다. 즉, 도 3은 본 발명에 따른 감소된 연산량을 가지는 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 장치를 포함하는 TDOA/FDOA 정보 추정 시스템의 구성도를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 TDOA/FDOA 정보 추정 시스템(1000)은 제1수신부(300), 제2수신부(400) 및 TDOA/FDOA 정보 추정 장치(500)를 포함한다. 여기서, 상기 제1수신부(300)는 RMS 대역폭 연산부(310) 및 추렴 및 보간부(320)를 포함한다. 또한, 상기 제2수신부(400)는 RMS 대역폭 연산부(410) 및 추렴 및 보간부(420)를 포함한다.
상기 제1수신부(300) 및 상기 제2수신부(400)는 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 추렴 및 보간법을 수행하여 중앙 처리 장치로 전송한다.
이와 관련하여, 상기 RMS 대역폭 연산부(310, 410)는 상기 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 임의의 샘플링 주파수로 샘플링한 신호로부터 RMS(root mean square) 대역폭을 계산한다. 또한, 상기 추렴 및 보간부(320, 420)는 상기 RMS 대역폭으로부터 신호의 대역폭을 추정하고, 상기 추정된 신호의 대역폭을 샘플링 주파수로 하는 신호로 변경하기 위해 추렴 및 보간법을 차례로 수행하고 상기 변경된 신호를 각각의 안테나를 통해 상기 중앙 처리 장치로 전송한다.
한편, 상기 TDOA/FDOA 정보 추정 장치(500)는 최적 샘플링 주파수 변경부(510), 제1 TDOA/FDOA 추정부(520), 제2 TDOA/FDOA 추정부(530) 및 보간법 및 저역필터 수행부(540)를 포함한다.
상기 최적 샘플링 주파수 변경부(510)는 안테나를 통해 수신된 신호에 대하여 상기 최적 샘플링 주파수로의 변경을 위한 최종 시간축 및 주파수축 해상도와 수집시간 및 최소 TDOA, 최대 TDOA, 최소 FDOA, 최대 FDOA를 설정하고, 설정된 값으로부터 전술한 바와 같이 최적 보간인수(interpolation factor)를 연산하고 이에 대응되는 최적 샘플링 주파수로 변경된 신호를 출력한다.
상기 제1 TDOA/FDOA 추정부(520)는 상기 최적 샘플링 주파수를 가지는 변경된 신호를 입력으로 하여 수학식 3을 수행함으로써 낮은 해상도를 가지는 제1 TDOA/FDOA 추정치를 획득한다.
상기 제2 TDOA/FDOA 추정부(530)는 상기 보간법 및 저역필터 수행부(540)에서 출력된 두 신호를 입력으로 하여 상기 제1 TDOA/FDOA 추정부(520)에서 획득한 상기 제1 TDOA/FDOA 추정치의 주변값에 대해 최종 제2 TDOA/FDOA 추정치를 획득한다.
한편, 상기 보간법 및 저역필터 수행부(540)는 상기 제1수신부(300) 및 상기 제2수신부(400)로부터 수신된 신호들에 대해 상기 최적 샘플링 주파수 변경부(510)에 의해 변경된 두 신호로부터 목표 주파수 해상도를 가지는 신호로 변경하기 위해 상기 최적 샘플링 주파수 변경부(510)에서 연산된 최적 보간인수를 적용한 보간법 및 저역통과 필터링을 수행한다. 또한, 한편, 상기 보간법 및 저역필터 수행부(540)는 상기 보간법 및 저역통과 필터링된 신호를 상기 제2 TDOA/FDOA 추정부(530)로 전송한다.
한편, 전술된 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 따르면, 분산형 원격측정 엔코더 데이터 통합 기법을 분산형 원격측정장치에 적용하였을 시, 비동기 장치에서 발생할 수 있는 시간적 지연요소를 해소할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 2단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법의 연산량 감소 방법은, 전송효율을 극대화하고 정밀한 추정 값을 획득하면서도 연산량을 획기적으로 감소시키는 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 2단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법의 연산량 감소 방법은, 알려지지 않은 미상신호원의 위치를 신속하게 추정해야 하는 전자전 환경에 활용하여, 아군의 전술적 우위를 선점하는 데 혁신적인 역할을 할 수 있다는 장점이 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능 뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.
300: 제1수신부 400: 제2수신부
500: 중앙처리 장치

Claims (6)

  1. 통신 신호를 방사하는 위치가 알려지지 않은 신호원을 탐지 및 식별할 때, 적용되는 2-단계 TDOA 및 FDOA 정보 추출 방법에 있어서,
    두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 추렴 및 보간법을 수행하여 중앙 처리 장치로 전송하는 신호 수신/처리/전송 단계; 및
    TDOA 및 FDOA 정보 추출 시 최적 연산량을 위한 최적 샘플링 주파수를 연산하고 전송된 수신 신호의 주파수를 최적 샘플링 주파수로 변경하는 최적 샘플링 주파수 변경 단계;
    를 포함하고,
    상기 신호 수신/처리/전송 단계는,
    상기 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 임의의 샘플링 주파수로 샘플링한 신호로부터 RMS(root mean square) 대역폭을 계산하는 단계;
    상기 RMS 대역폭으로부터 신호의 대역폭을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 신호의 대역폭을 샘플링 주파수로 하는 신호로 변경하기 위해 추렴 및 보간법을 차례로 수행하고 중앙 처리 장치로 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 최적 샘플링 주파수 변경 단계는,
    상기 최적 샘플링 주파수로의 변경을 위한 최종 시간축 및 주파수축 해상도와 수집시간을 설정하는 단계;
    상기 최적 샘플링 주파수로의 변경을 위하여 고려되는 최소 TDOA, 최대 TDOA, 최소 FDOA, 최대 FDOA를 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 최종 시간축 및 주파수축 해상도와 수집시간 및 상기 설정된 최소 TDOA, 최대 TDOA, 최소 FDOA, 최대 FDOA를 이용하여 상기 최적 샘플링 주파수를 연산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 2-단계 TDOA/FDOA 정보 추정 방법
  4. 통신 신호를 방사하는 위치가 알려지지 않은 신호원을 탐지 및 식별할 때, 적용되는 2-단계 TDOA 및 FDOA 정보 추출 시스템에 있어서,
    두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 추렴 및 보간법을 수행하여 중앙 처리 장치로 전송하는 수신부; 및
    TDOA 및 FDOA 정보 추출 시 최적 연산량을 위한 최적 샘플링 주파수를 연산하고 상기 수신부로부터 전송된 수신 신호의 주파수를 최적 샘플링 주파수로 변경하는 중앙처리장치;
    를 포함하고,
    상기 수신부는,
    상기 두 개 이상의 안테나를 이용하여 신호를 수신하고 임의의 샘플링 주파수로 샘플링한 신호로부터 RMS(root mean square) 대역폭을 계산하는 RMS 대역폭 연산부; 및
    상기 RMS 대역폭으로부터 신호의 대역폭을 추정하고, 상기 추정된 신호의 대역폭을 샘플링 주파수로 하는 신호로 변경하기 위해 추렴 및 보간법을 차례로 수행하고 상기 중앙 처리 장치로 전송하는 추렴 및 보간부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 2-단계 TDOA 및 FDOA 정보 추출 시스템.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 중앙처리장치는,
    상기 최적 샘플링 주파수로의 변경을 위한 최종 시간축 및 주파수축 해상도와 수집시간 및 고려되는 최소 TDOA, 최대 TDOA, 최소 FOOA, 최대 FOOA를 설정하고, 설정된 값으로부터 최적 보간인수(interpolation factor)를 연산하여 상기 최적 보간인수에 대응되는 최적 샘플링 주파수로 변경된 신호를 출력하는 최적 샘플링 주파수 변경부;
    상기 최적 샘플링 주파수를 가지는 변경된 신호를 입력으로 하여 낮은 해상도를 가지는 제1 TDOA/ FDOA 추정치를 획득하는 제1 TDOA/FDOA 추정부; 및
    상기 보간법 및 저역필터 수행부에서 출력된 두 신호를 입력으로 하여 상기 제1 TDOA/ FDOA 추정치의 주변값에 대해 최종 제2 TDOA/ FDOA 추정치를 획득하는 제2 TDOA/FDOA 추정부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 2-단계 TDOA 및 FDOA 정보 추출 시스템.
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