KR101858583B1 - 밀리미터파 탐색기 및 iir 영상 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법 및 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

밀리미터파 탐색기 및 iir 영상 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법 및 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법으로서, 특히 영상 탐색기에서 판단된 표적의 수에 따른 복수개의 추적 필터를 구동하여 다중 표적을 추적하는 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법를 개시한다. 본 발명의 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법은 표적을 추적하기 위한 추적 영상을 생성하고, 상기 생성된 추적 영상에서 관심 영역을 설정하며, 상기 설정된 관심 영역에서 상기 표적의 수를 판단하는 단계; 상기 표적을 탐지하기 위한 펄스 타입의 신호를 방사하고, 상기 방사된 신호가 반사되어 수신된 수신 신호 및 상기 판단된 표적의 수를 이용하여 상기 표적을 탐색하는 단계; 및 상기 탐색된 표적으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려한 편파 신호들로부터 오차각을 계산하고, 상기 계산된 오차각의 변동량을 고려하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정하는 단계; 를 포함한다.

Description

밀리미터파 탐색기 및 IIR 영상 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법 및 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 {Multi-Target Tracking Method using Millimeter Wave Seeker and IIR Image Seeker and Recording Medium Storing Computer Program thereof}
본 발명은 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 영상 탐색기에서 판단한 표적의 수에 따른 거리 추적 필터를 구동하여 다중 표적을 추적하는 장치에 관한 것이다.
종래의 지상 표적 추적용 탐색기는 적외선 센서를 이용하며, 유도 무기에 장착되어 표적을 탐지한다. 이러한 지상 표적 추적용 탐색기는 안테나마다 고유한 편파 특성을 갖는 편파 안테나를 이용하여 다양한 방향의 편파 신호를 수신할 수 있고, 이를 이용하여 정확하게 표적을 추적할 수 있다.
탐색기의 소형화와 높은 해상도에 따른 표적 식별 성능을 위하여, 송신 주파수가 높아 지는 추세이고, W대역 이중 편파를 활용한 지상 표적 추적기술이 요구되고 있다. 해외의 경우 보다 정확한 표적 추적을 위하여 복합 모드 탐색기에 대한 기술개발이 활발하게 진행되고 있고, 영상 정보와 RF 탐색기 정보를 융합하여 지상 표적의 탐지 및 식별에 이용하고 있다.
종래 탐색기의 경우 마이크로파 대역의 단일 편파를 이용하여 대함 또는 대공 표적에 대하여만 표적 탐지 및 추적을 수행하였고, 마이크로파 대역의 단일 편파를 이용하여 표적 탐지를 수행하는 경우 표적셀의 도플러 및 거리 각도 분해능이 떨어지고, 실시간 연산 시간 등으로 인하여 다중 표적을 추적하는데 한계가 있었다.
또한 W대역 탐색기의 경우 기존 레이더 시스템과 같은 여러대의 고성능 컴퓨터를 이용해서 다중 표적을 추적할 수는 없으며, 신호처리기 보드에서 실시간으로 연산을 수행하여 표적을 추적해야 한다.
따라서, W대역 탐색기에서 다중 표적이 탐지되는 경우, 이를 효과적으로 추적할 수 있는 다중 표적 추적 장치를 위한 기술 개발이 요구된다.
한국 등록 특허 제 10-1133525 (공고)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치를 개시한다. 특히, 제1 탐색부에서 판단된 표적의 수를 이용하여 다중 표적을 추적하는 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치를 개시한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치는 표적을 추적하기 위한 추적 영상을 생성하고, 상기 생성된 추적 영상에서 상기 표적의 수를 판단하여 상기 표적을 탐색하는 제1 탐색부; 상기 표적을 탐지하기 위한 펄스 타입의 신호를 방사하고, 상기 방사된 신호가 반사되어 수신된 수신 신호 및 상기 판단된 표적의 수를 이용하여 상기 표적을 탐색하는 제2 탐색부; 및 상기 제2 탐색부에서 탐색된 상기 표적으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려한 편파 신호들로부터 오차각을 계산하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정하는 신호 처리부; 를 포함한다.
본 발명에서, 상기 제2 탐색부는 상기 펄스 타입의 신호를 기준 고도 및 기 지정된 각도에서 동일한 빔 폭으로 지면을 스캔하는 푸쉬브룸 스캔 방식으로 방사하고, 상기 펄스 타입의 신호는 밀리미터파 대역 신호를 포함할 수 있다.
상기 제1 탐색부는 상기 펄스 타입의 신호가 방사된 기준 고도 및 기 지정된 각도를 고려하여 상기 생성된 추적 영상에서 적어도 일부 영역인 관심 영역을 설정하는 관심 영역 설정부; 를 더 포함하고, 상기 설정된 관심 영역내의 상기 표적의 수를 판단하여 상기 표적을 탐색할 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1 탐색부는 상기 추적 영상의 적어도 일부 영역에서 화소값을 고려하여 특징점을 추출하는 특징점 추출부; 를 더 포함하고, 상기 추출된 특징점 및 기 저장된 상기 표적의 특징점 패턴을 이용하여 상기 표적의 수를 판단할 수 있다.
상기 제2 탐색부는 상기 수신 신호를 분석하여 상기 동일한 빔 폭 내에서 상기 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단하는 다중 표적 판단부; 를 더 포함하고, 상기 동일한 빔 폭 내에서 표적이 다중으로 존재하는 것으로 판단되는 경우에는 상기 제1 탐색부에서 판단된 표적의 수를 더 고려하여 상기 표적을 탐색할 수 있다.
본 발명에서 상기 제2 탐색부는 상기 표적과의 거리 및 거리 오차를 산출하여 상기 표적의 이동 경로를 추적하기 위한 적어도 하나의 추적 필터를 포함하는 추적 필터부; 를 더 포함하고, 상기 동일한 빔 폭 내에서 상기 표적이 다중으로 존재하는 경우에는 상기 표적의 수에 따른 복수개의 추적 필터를 구동하고, 상기 동일한 빔 폭 내에서 상기 표적이 단일 표적으로 판단되는 경우 단일의 추적 필터를 구동하여 상기 표적을 탐색할 수 있다.
본 발명에서, 상기 신호 처리부는 상기 반사된 신호를 상기 편파 방향에 따라 적어도 제1 그룹의 편파 신호들과 상기 제1 그룹의 편파 신호들과 직교하는 제2그룹의 편파 신호들로 분리하는 편파 분리기; 를 더 포함하고, 상기 분리된 제1 그룹의 편파 신호들 및 제2 그룹의 편파 신호들을 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정할 수 있다.
상기 신호 처리부는 상기 제1 그룹 및 제2 그룹 각각에 대하여 해당 그룹에 속하는 편파 신호들에 가중치를 적용하여 합산하는 비교기; 를 더 포함하고, 상기 합산된 제1 그룹의 편파 신호들 및 제2 그룹의 편파 신호들로부터 상기 오차각을 계산하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정할 수 있다.
본 발명에서, 상기 신호 처리부는 상기 합산된 해당 그룹별 편파 신호들로부터 오차각을 계산하고, 상기 계산된 오차각을 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추출하는 각도 정보 추출부; 및 상기 합산된 제1 그룹의 편파 신호들로부터 계산된 오차각의 변동량이 기 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 기 저장된 상기 표적에 대한 각도 정보를 고려하여 추출할 상기 각도 정보의 대상을 상기 합산된 제2 그룹의 편파 신호들로 스위칭 하는 스위칭부; 를 더 포함하고, 상기 해당 그룹별 편파 신호들을 적응적으로 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정할 수 있다.
본 발명에서, 상기 가중치를 적용하여 합산하는 것은 상기 방사된 신호를 수신하는 안테나를 지향하기 위한 방향의 방위각 및 앙각 성분을 고려하여 가중치 벡터를 생성하고, 상기 생성된 가중치 벡터를 상기 해당 그룹별 편파 신호들에 적용하여 상기 해당 그룹별 편파 신호들의 합신호, 방위각 차신호 및 앙각 차신호를 생성하는 것을 의미 할 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법은 표적을 추적하기 위한 추적 영상을 생성하고, 상기 생성된 추적 영상에서 관심 영역을 설정하며, 상기 설정된 관심 영역에서 상기 표적의 수를 판단하는 단계; 상기 표적을 탐지하기 위한 펄스 타입의 신호를 방사하고, 상기 방사된 신호가 반사되어 수신된 수신 신호 및 상기 판단된 표적의 수를 이용하여 상기 표적을 탐색하는 단계; 및 상기 탐색된 표적으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려한 편파 신호들로부터 오차각을 계산하고, 상기 계산된 오차각의 변동량을 고려하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정하는 단계; 를 포함한다.
본 발명에서 상기 표적의 수를 판단하는 단계는 상기 관심 영역의 적어도 일부 영역에서 화소값을 고려하여 특징점을 추출하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 추출된 특징점 및 기 저장된 상기 표적의 특징점 패턴을 이용하여 상기 표적의 수를 판단할 수 있다.
본 발명에서 상기 관심 영역을 설정하는 것은 상기 펄스 타입의 신호가 방사된 기준 고도 및 기 지정된 각도를 고려하여 상기 추적 영상에서 적어도 일부 영역을 상기 관심 영역으로 설정하도록 마련될 수 있다.
본 발명에서 상기 표적을 탐색하는 단계는 상기 수신 신호를 분석하여 동일한 빔 폭 내에서 상기 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 동일한 빔 폭 내에서 표적이 다중으로 존재하는 것으로 판단되는 경우에는 상기 관심 영역에서 판단된 표적의 수를 더 고려하여 상기 표적을 탐색할 수 있다.
본 발명에서 상기 표적을 탐색하는 단계는 상기 표적과의 거리 및 거리 오차를 산출하여 상기 표적의 이동 경로를 추적하기 위한 적어도 하나의 추적 필터를 적용하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 동일한 빔 폭 내에서 상기 표적이 다중으로 존재하는 경우에는 상기 표적의 수에 따른 복수개의 추적 필터를 구동하고, 상기 동일한 빔 폭 내에서 상기 표적이 단일 표적으로 판단되는 경우 단일의 추적 필터를 구동하여 상기 표적을 탐색할 수 있다.
본 발명에서 상기 추정하는 단계는 상기 반사된 신호를 상기 편파 방향에 따라 적어도 제1 그룹의 편파 신호들과 상기 제1 그룹의 편파 신호들과 직교하는 제2그룹의 편파 신호들로 분리하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 분리된 제1 그룹의 편파 신호들 및 제2 그룹의 편파 신호들을 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정할 수 있다.
본 발명에서 상기 추정하는 단계는 상기 제1 그룹 및 제2 그룹 각각에 대하여 해당 그룹에 속하는 편파 신호들에 가중치를 적용하여 합산하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 합산된 제1 그룹의 편파 신호들 및 제2 그룹의 편파 신호들로부터 상기 오차각을 계산하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정할 수 있다.
본 발명에서 상기 추정하는 단계는 상기 합산된 해당 그룹별 편파 신호들로부터 오차각을 계산하고, 상기 계산된 오차각을 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추출하는 단계; 및 상기 합산된 제1 그룹의 편파 신호들로부터 계산된 오차각의 변동량이 기 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 기 저장된 상기 표적에 대한 각도 정보를 고려하여 추출할 상기 각도 정보의 대상을 상기 합산된 제2 그룹의 편파 신호들로 스위칭 하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 해당 그룹별 편파 신호들을 적응적으로 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정할 수 있다.
본 발명에서 상기 가중치를 적용하여 합산하는 것은 상기 방사된 신호를 수신하는 안테나를 지향하기 위한 방향의 방위각 및 앙각 성분을 고려하여 가중치 벡터를 생성하고, 상기 생성된 가중치 벡터를 상기 해당 그룹별 편파 신호들에 적용하여 상기 해당 그룹별 편파 신호들의 합신호, 방위각 차신호 및 앙각 차신호를 생성하도록 마련될 수 있다.
또한 본 발명은 컴퓨터에서 상기한 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 개시한다.
본 발명에 따르면, 복합 탐색기를 이용하여 다중 표적을 정확하게 추적할 수 있는 잇점이 있다.
특히, 제2 탐색부에서 판단된 표적의 수에 따른 복수개의 추적 필터를 구동하여 다중 표적을 안정적으로 추적할 수 있는 잇점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 실시예에서 제1 탐색부의 확대 블록도이다.
도 3은 도 1의 실시예에서 제1 탐색부에서 특징점을 추출하는 과정을 나타내는 예시도이다.
도 4는 도 1의 실시예에서 제2 탐색부의 확대 블록도이다.
도 5는 도 4의 실시예에서 다중 표적 판단부가 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단하기 위하여 실시하는 푸쉬브룸 스캔의 예시도이다.
도 6은 도 4의 실시예에서 다중 표적 판단부가 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단하기 위하여 실시하는 푸쉬브룸 스캔의 예시도이다.
도 7은 도 1의 실시예에서 신호 처리부의 확대 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법의 흐름도이다.
도 9는 도 8의 실시예에서 표적의 수를 판단하는 단계의 확대 흐름도이다.
도 10은 도 8의 실시예에서 표적을 탐색하는 단계의 확대 흐름도이다.
도 11은 도 8의 실시예에서 각도 정보를 추정하는 단계의 확대 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 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 생략할 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 용어를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하에서 설명하는 각 단계는 하나 또는 여러 개의 소프트웨어 모듈로도 구비가 되거나 또는 각 기능을 담당하는 하드웨어로도 구현이 가능하며, 소프트웨어와 하드웨어가 복합된 형태로도 가능하다.
각 용어의 구체적인 의미와 예시는 각 도면의 순서에 따라 이하 설명 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치의 구성을 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)의 블록도이다.
복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 제1 탐색부(100), 제2 탐색부(200) 및 신호 처리부(300)를 포함한다.
예를 들어, 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 복수의 탐색기를 이용하여 다중 표적을 효과적으로 추적할 수 있다. 종래 마이크로파 대역(ku대역: 12~18Ghz, ka대역: 26~40Ghz)의 단일 편파를 이용하여 표적 탐지를 수행하는 경우, 표적셀의 도플러 및 거리 각도 분해능이 W대역 탐색기에 비해서 떨어지고, 실시간 연산 시간 등으로 인하여 다중 표적을 추적하는데 한계가 있었다. W대역 탐색기는 기존 레이다 시스템과 같이, 여러대의 고성능 컴퓨터를 이용해서 다중 표적을 추적하는 것이 아니라, 신호 처리기 보드에서 실시간으로 연산을 수행하여 표적을 추적한다.
본 발명에서 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 무인 비행체의 비행을 제어하는 유도 조종부를 더 포함할 수 있고, 추정된 각도 정보를 유도 조종부로 전송할 수 있다. 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)를 유도 조종부와 따로 분리하여 구현할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 유도 조종부를 포함하는 대전차 유도무기용 탐색기에 활용되어, 추정된 각도 정보를 유도 조종부로 전송하여 대전차 유도무기용 탐색기로 하여금 지상 표적인 전차를 추적하여 공격하게 할 수 있다.
복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 무인 비행체에 탑재되어 스스로 표적을 추적하거나, 지상 관제시스템의 유도 명령을 같이 수신하여 무인 비행체가 지상 표적에 도달하게 할 수 있다.
일 실시 예로, 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 무인 비행체에 탑재되어, 지휘 통제실로부터 기 지정된 표적 정보를 수신하고, 목표 지역까지 도달하면, 표적을 탐지하기 위하여 기준 고도 및 기 지정된 각도에서 동일한 빔 폭으로 지면을 푸쉬 브룸 스캔 방식으로 스캔하며, 다중 표적인지 여부를 판단한 후, 동일 빔 폭내 다중 표적이 판단되는 경우, 적외선 영상 탐색기에서 탐색된 표적의 수에 따른 거리 추적 필터를 구동하여 다중 표적을 추적한다. 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 추적된 다중 표적 중에서 메인 타겟을 확정하고, 확정된 메인 타겟으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려한 이중 편파 신호들로부터 오차각을 계산하여, 계산된 오차각의 변동량에 따라 편파 신호들을 적응적으로 선택하여 메인 타겟에 무인 비행체가 도달할 때까지 메인 타겟을 추적한다.
또 다른 실시 예로, 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 제1 탐색부(100)에서 판단한 표적의 수를 고려하여 다중 표적을 추적하고, 추적된 다중 표적 중에서 하나의 메인 타겟을 확정할 수 있다. 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 확정된 메인 타겟으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려한 편파 신호들로 분리하고, 분리된 편파 신호들 각각으로부터 오차각을 계산하여, 계산된 오차각의 변동량이 기 설정된 범위 이상인지 여부에 따라 수신한 편파 신호들을 적응적으로 이용하여 표적을 추적할 수 있다. 도 2를 참조하여 설명한다.
제1 탐색부(100)는 관심영역 설정부(120) 및 특징점 추출부(140)를 포함한다.
예를 들어, 제1 탐색부(100)는 표적을 추적하기 위한 추적 영상을 생성하고, 상기 생성된 추적 영상에서 상기 표적의 수를 판단하여 제2 탐색부(200)로 전송할 수 있다. 본 발명에서 제1 탐색부 및 제2 탐색부는 광학 탐색기, 영상 탐색기 및 레이저 탐색기를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에서 제1 탐색부(100)는 영상 탐색기로서 적외선 영상 탐색기로 마련될 수 있다. 영상 탐색기는 카메라를 통한 표적의 모양을 확인하여 인식하는데, 주로 초점평면배열방식으로서 일종의 광학 센서 수천 또는 수만개를 하나의 평면에 배열하여 표적을 탐색한다.
예를 들어, 제1 탐색부(100)는 영상 탐색기로서 가시광선 방식 및 적외선 영상 방식 중 적어도 하나의 방식으로 구동될 수 있다. 적외선 영상 방식의 영상 탐색기는 악천후나 야간에도 표적의 모양을 확인할 수 있어, 다양한 상황에 활용이 가능한 이점이 있으나, 일반적으로 해상도가 낮은 문제점이 있다. 본 발명에서 제1 탐색부(100)는 적외선 영상 탐색기로 사용되는 경우 제2 탐색부(200)를 보조하여 표적을 추적하는 역할을 수행한다. 도 3을 참조하여 설명한다.
관심 영역 설정부(120)는 펄스 타입의 신호가 방사된 기준 고도 및 기 지정된 각도를 고려하여 추적영상에서 적어도 일부 영역을 관심 영역으로 설정한다.
예를 들어, 제2 탐색부(200)는 표적을 탐지하기 위한 펄스 타입의 신호를 방사하는데, 상기 방사된 펄스 타입의 방사 신호는 기준 고도 및 기 지정된 각도에서 동일한 빔 폭으로 지면을 스캔하는 푸쉬브룸 스캔 방식으로 방사될 수 있다. 관심 영역 설정부(120)는 푸쉬브룸 스캔 방식으로 방사된 신호의 기준 고도 및 기 지정된 각도에 따라 관심 영역을 설정할 수 있다.
특징점 추출부(140)는 추적 영상의 적어도 일부 영역에서 화소값을 고려하여 특징점을 추출한다.
예를 들어, 특징점 추출부(140)는 영상 탐색기에서 표시되는 적외선 영상에서 화소값을 고려하여 특징점을 추출할 수 있다. 특징점 추출부(140)는 영상에서 임의의 픽셀을 선정하고, 선정된 픽셀에 인접한 픽셀의 화소값들의 평균을 계산하여, 선정된 임의의 픽셀값이 주변 픽셀의 화소값들의 평균과 기준 범위 이상인 경우 선정된 픽셀을 특징점으로 추출할 수 있다. 예를 들어, 특징점 추출부(140)는 관심 영역 설정부(120)에서 설정한 관심 영역 내에서 화소값을 고려하여 특징점을 추출할 수 있다. 특징점 추출부(140)가 특징점을 추출하는 추적 영상의 적어도 일부 영역은 관심 영역 설정부(120)에서 설정한 관심 영역일 수 있다.
또 다른 실시 예로, 제1 탐색부(100)는 표적을 추적하기 위한 적외선 신호를 방사하고, 방사된 신호를 수신하여 적외선 영상을 생성하며, 생성된 적외선 영상에서 관심 영역을 설정하고, 설정된 관심 영역에서 화소값을 고려하여 특징점을 추출할 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1 탐색부(100)는 추출된 특징점 및 기 저장된 표적의 특징점 패턴을 이용하여 추적 영상에서 표적인지 여부를 판단하여 관심 영역 내에서 표적의 수를 판단할 수 있다. 여기에서, 기 저장된 표적의 특징점 패턴은 표적 특징점 데이터베이스(160)에 미리 저장된 표적들의 특징점 패턴을 의미한다.
제2 탐색부(200)는 다중 표적 판단부(220) 및 추적 필터부(240)를 포함한다.
예를 들어, 제2 탐색부(200)는 표적을 탐지하기 위한 펄스 타입의 신호를 방사하고, 상기 방사된 신호가 반사되어 수신된 수신 신호 및 제1 탐색부(100)에서 판단된 표적의 수를 이용하여 표적을 탐색한다. 제2 탐색부(200)는 표적을 탐지하기 위한 신호를 기준 고도 및 기 지정된 각도에서 동일한 빔 폭으로 지면을 스캔하는 푸쉬브룸 스캔 방식으로 방사하여 표적을 탐지할 수 있다. 상기 방사되는 신호는 PW(pulse wave), CW(continuous wave), FMCW(frequency modulation continuous wave)타입의 신호를 포함하고, 상기 표적 탐색부(300)가 사용하는 신호는 상기 펄스 타입의 신호 외에도 다른 타입의 신호를 사용할 수 있다.
예를 들어, 제2 탐색부(200)는 기 지정된 표적 정보를 지휘통제실의 유도 명령에 따라 수신하고, 기 지정된 표적 정보에 따른 표적의 위치에 인접하는 경우 푸쉬 브룸 스캔을 통하여 다중 표적 상황인지 여부를 탐지한다. 다중 표적 상황으로 판단이 되는 경우, 제1 탐색부(100)의 추적 영상에서 판단된 표적의 수를 고려하여 효과적으로 다중 표적을 추적할 수 있다. 도 5 및 6을 참조하여 설명한다.
다중 표적 판단부(220)는 수신 신호를 분석하고, 동일한 빔 폭 내에서 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단한다.
예를 들어, 다중 표적 판단부(220)는 제2 탐색부(200)가 표적을 탐지 하기 위한 펄스 타입의 신호를 기준 고도 및 기 지정된 각도에서 동일한 빔 폭으로 지면을 스캔하는 푸쉬 브룸 스캔 방식으로 방사하는 경우, 방사된 신호가 반사되어 수신된 신호를 수신하여 상기 동일 빔 폭 내에서 상기 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단한다. 제2 탐색부(200)가 다중 표적 상황인지 여부를 판단하기 위하여 방사하는 신호는 기 지정된 조향각인 12도의 범위를 가지고 방사될 수 있고, 지면을 스캔하기 위한 빔폭은 1.6도로 설정될 수 있다. 상기 빔 폭은 지면의 표적을 탐지하기 위한 해상도에 따라 달라질 수 있다.
일 실시 예로, 다중 표적 판단부(220)는 상기 동일한 빔 폭 내에서 도 5에 도시된 바와 같이 표적 1, 11 및 12의 표적을 탐지할 수 있다. 다중 표적 판단부(220)는 동일한 빔 폭 내에서 단일 표적이 아닌 복수개의 표적(여기에서는 3개의 표적)이 탐지되는 경우 다중 표적 상황으로 판단할 수 있다.
추적 필터부(240)는 표적과의 거리 및 거리 오차를 산출하여 표적의 이동 경로를 추적하기 위한 적어도 하나의 추적 필터를 포함한다. 도 7을 참조하여 설명한다.
예를 들어, 추적 필터부(240)는 표적으로부터 반사된 신호로부터 다음 표적의 상태를 예측하고, 예측된 표적의 상태와 표적으로부터 반사된 신호를 재수신하여 측정되는 현재 표적의 상태와의 오차를 산출하고, 이를 토대로 표적의 정확한 상태를 보정한다. 본 발명에서 추적 필터부(240)는 칼만 필터(Kalman Filter)로 구현될 수 있고, 거리 외에도 표적의 속도 및 표적의 공간상에서의 위치인 각도 정보를 확률 연산하여 표적의 이동 경로를 예측할 수 있다.
신호 처리부(300)는 편파 분리기(320), 비교기(340), 각도 정보 추출부(360) 및 스위칭부(380)를 포함한다.
신호 처리부(300)는 소형화되고 높은 해상도의 표적 식별 기능을 갖는 W대역 밀리미터파 탐색 장치에 구현되어 이중편파를 적응적으로 사용하여 표적 각도를 추정함으로써 표적을 정확하게 추적하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 신호 처리부(300)는 주파수 대역이 56~110Ghz인 초고주파 대역 또는 밀리미터파 대역의 신호를 사용하여 적응적으로 표적 각도를 추정할 수 있다. 또한, 신호 처리부(300)는 모노펄스 기법이 적용된 펄스 신호를 사용하여 표적을 탐지할 수 있다.
예를 들어, 신호 처리부(300)는 제2 탐색부(200)에서 탐색된 표적으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려한 편파 신호들로부터 오차각을 계산하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정할 수 있다. 지상 표적 추적용 탐색기는 안테나마다 고유한 편파 특성을 갖는 편파 안테나를 이용하여 다양한 방향의 편파 신호를 수신할 수 있고, 이를 이용하여 정확하게 표적을 추적할 수 있다.
편파 분리기(320)는 표적으로부터 반사된 반사 신호를 편파 방향에 따라 적어도 제1 그룹의 편파 신호들과 제2 그룹의 편파 신호들로 분리한다.
예를 들어, 편파 분리기(320)는 반사 신호를 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호로 분리할 수 있다. 편파 신호들의 편파 방향들은 서로 직교할 수 있으며, 이를 위하여 편파 분리기는 직교 모드 변환기를 포함할 수 있다. 본 발명에서 편파 신호들은 수직 또는 수평 방향의 편파 신호들을 포함한다.
비교기(340)는 제1 그룹의 편파 신호들 및 제2 그룹의 편파 신호들로 분리된 편파 신호들에 가중치를 적용하여 합산한다.
예를 들어 비교기(340)는 제1 그룹 및 제2 그룹 각각에 대하여 가중치를 적용하여 합산하는 것은 표적에서 반사되어 수신된 신호를 수신하는 안테나를 지향하기 위한 방향의 방위각 및 앙각 성분을 고려하여 가중치 벡터를 생성하고, 상기 생성된 가중치 벡터를 상기 해당 그룹별 편파 신호들에 적용하여 상기 해당 그룹별 편파 신호들의 합신호, 방위각 차신호 및 앙각 차신호를 생성하는 것일 수 있다.
예를 들어, 비교기는 제1 비교기 및 제 2 비교기를 포함할 수 있다. 제1 비교기는 복수의 하이브리드 커플러를 포함하여, 분리된 제1 그룹의 편파 신호들에 가중치를 적용하여 합산할 수 있다. 제1비교기는 제1하이브리드 커플러, 제2하이브리드 커플러, 제3하이브리드 커플러 및 제4하이브리드 커플러를 포함하고, 3개의 출력 채널을 통하여 가중치를 적용하여 합산된 편파 신호를 출력할 수 있다. 각각의 하이브리드 커플러는 수신된 복수의 반사 신호들에서 분리된 수평 편파 신호들에 가중치를 적용하여 합산할 수 있다.
예를 들어, 제1비교기가 분리된 수평 편파 신호들에 가중치를 적용하여 합산한다는 것은 4개의 하이브리드 커플러를 이용하여 수신된 수평 편파 신호들을 모두 합산하거나, 방위각 방향 또는 앙각(고각)방향으로 수신된 신호의 합한 값을 서로 감산하는 것을 의미할 수 있다. 본 발명에서 탐색기에 장착된 레이더는 4개의 사각으로 배열된 안테나를 이용하여 표적으로부터 반사된 신호들을 수신할 수 있는데, 좌측 상단으로부터 반시계 방향으로 안테나에서 수신된 신호들을 A, B, C 및 D라고 하면, 수평 편파 신호들의 합신호는 A+B+C+D, 방위각 차신호는 (A+C)-(B+D) 앙각 차신호는(A+C)-(B+D)일 수 있다. 상기 신호의 세기는 전압, 전류 또는 전력 단위로 표현될 수 있다. 제 2비교기는 분리된 제2 그룹의 편파 신호들에 가중치를 적용하여 합산하고, 동작원리는 제1 비교기와 동일할 수 있다.
각도 정보 추출부(360)는 비교기(340)에서 합산된 해당 그룹별 편파 신호들로부터 오차각을 계산하고, 상기 계산된 오차각을 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추출한다.
예를 들어, 각도 정보 추출부(360)는 수평 편파 신호들의 합신호, 수평 편파 신호들의 방위각 차신호 및 앙각 차신호를 이용하여 상기 표적의 각도 정보를 추출할 수 있다. 구체적으로 각도 정보 추출부(360)는 상기 수평 편파 신호들의 합신호(합채널 신호), 수평 편파 신호들의 방위각 차신호 및 앙각 차신호(차채널 신호)의 빔 패턴을 구하고, 상기 빔 패턴을 사용하여 모노 펄스 비를 구하며, 모노펄스 기울기를 고려하여 각도 정보를 추출한다. 본 발명에서 편파 신호들로부터 추정되는 표적에 대한 각도 정보는 편파 신호들의 합신호, 방위각 차신호 및 앙각 차신호로부터 계산된 오차각에 대한 정보를 포함한다. 오차각은 하기의 수학식 1에서 계산될 수 있다.
Figure 112017099765053-pat00001
여기에서
Figure 112017099765053-pat00002
는 오차각, k는 모노펄스 기울기로 안테나 설계 시 정해지는 상수값이고,
Figure 112017099765053-pat00003
안테나에 대한 표적의 상대각도에서 차신호 이득의 크기,
Figure 112017099765053-pat00004
는 안테나에 대한 표적의 상대각도에서 합신호 이득의 크기를 의미한다. 각도 정보 추출부(360)는 상기 수학식 1을 이용하여 편파 신호들로부터 오차각을 계산할 수 있다.
스위칭부(380)는 합산된 제1 그룹의 편파 신호들로부터 계산된 오차각의 변동량이 기 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 기 저장된 상기 표적에 대한 각도 정보를 고려하여 추출할 상기 각도 정보의 대상을 상기 합산된 제2 그룹의 편파 신호들로 스위칭한다.
예를 들어, 스위칭부(380)는 각도 정보 추출부(360)에서 계산된 오차각의 변동량이 +-1도 범위를 초과하거나 합신호(합채널 신호)와 차 신호(차채널 신호)의 이득 패턴의 교차점 사이의 선형 구간을 벗어나게 되는 경우, 다른 방향으로 편파된 편파 신호들(예를 들면 제2 그룹의 편파 신호들)로부터 오차각을 계산하여, 표적에 대한 각도 정보를 추출하게 한다.
스위칭부(380)는 계산된 오차각의 변동량(모노펄스 오차각)이 +-1도 범위 이상인 경우, 기 저장된 상기 표적에 대한 각도 정보를 고려할 수 있다. 기 저장된 상기 표적에 대한 각도 정보는 안테나가 표적을 바라볼 때 수평면에서 얼마나 아래로 기울어져 있는지를 나타내는 룩 다운 각도(Look Down Angle, L.D Angle)를 의미할 수 있다. 오차각 변동의 원인은 표적 탐색 장치의 추적 속도, 표적의 이동 속도 및 합채널 신호와 차채널 신호의 갑작스런 전력 변동 사항을 포함한다. 다만, 브루스터 반사로 인하여 특정한 방향으로 편파된 신호가 굴절률이 다른 표적에 입사시 반사되지 않아, 오차각의 변동량이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우에만 스위칭을 하기 위해서 룩 다운 각도(Look Down Angle, L.D Angle)에 대한 정보를 이용할 수 있다.
도 2는 도 1의 실시예에서 제1 탐색부의 확대 블록도이다.
제1 탐색부(100)는 관심영역 설정부(120) 및 특징점 추출부(140)를 포함한다. 예를 들어, 제1 탐색부(100)는 적외선 영상 탐색기로 구현되어서, 적외선 추적 영상을 생성하며, 생성된 추적 영상에서 표적을 추적하기 위하여 기준 고도 및 기 지정된 각도로 방사된 신호의 빔폭을 고려하여 관심 영역을 설정하고, 상기 관심 영역에서 기 저장된 표적 특징점 데이터 베이스를 이용하여 표적의 수를 판단한다. 제1 탐색부(100)가 추적 영상에서 특징점을 추출하는 과정은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 3은 도 1의 실시예에서 제1 탐색부에서 특징점을 추출하는 과정을 나타내는 예시도이다.
관심 영역 설정부(120)는 추적 영상에서 관심 영역(150)을 도3에 도시된 바와 같이 설정할 수 있다. 특징점 추출부(140)는 관심 영역(150) 내에서 임의의 픽셀을 정하고, 임의 픽셀에 인접하는 주변 픽셀들의 화소값의 변화량을 고려하여 상기 임의 픽셀을 특징점으로 추출할 수 있다. 제1 탐색부(100)는 추출된 특징점을 표적 특징점 데이터 베이스(160)의 특징점 패턴과 비교하여 관심 영역에서 표적의 수를 판단한다. 제1 탐색부(100)와 중복되는 사항은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 4는 도 1의 실시예에서 제2 탐색부의 확대 블록도이다.
제2 탐색부(200)는 다중 표적 판단부(220) 및 추적 필터부(240)를 포함한다.
예를 들어, 제2 탐색부(200)는 표적을 탐지하기 위하여 신호를 방사하여 지면을 탐지하고, 상기 방사된 신호는 푸쉬브룸 스캔 방식으로서, 제2 탐색부(200)는 지면을 스캔하여 다중 표적 상황인지 여부를 판단하고, 동일 빔 폭내에서 다중 표적이 판단되는 경우에는 제1 탐색부(100)에서 판단된 표적의 수에 따른 추적 필터를 구동하여 다중 표적을 추적할 수 있다. 추적 필터에 관련된 사항은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 5는 도 4의 실시예에서 다중 표적 판단부가 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단하기 위하여 실시하는 푸쉬브룸 스캔의 예시도이다.
복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)를 포함하는 무인 비행체는 표적을 향해 날아가면서, 전방의 지면을 탐색하고, 내부 시스템에서 미리 지정된 표적의 대략적인 위치까지 저고도로 비행한다. 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)를 포함하는 무인 비행체가, 미리 지정된 표적의 위치에 도달하면, 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 푸쉬브룸(Push-Broom) 스캔을 통하여, 탐색기가 일정한 고도를 유지하도록 함과 동시에 무인 비행체가 회전 안정(Roll-stabilised)을 유지하도록 하면서 지면의 표적을 스캔하게 된다. 푸쉬 브룸 스캔에 대한 사항은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 6은 도 4의 실시예에서 다중 표적 판단부가 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단하기 위하여 실시하는 푸쉬브룸 스캔의 예시도이다.
복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)가 지면을 스캔하기 위하여 푸쉬브룸 스캔을 운용하는데, 이때 다중 표적 추적 장치(10)가 비행하는 방향을 축(Along Track Axis)으로 신호를 방사하기 위한 조향각(Steering Angle)은 좌우 12도로 설정될 수 있고, 방사된 신호의 빔 폭은 1.6도로 형성될 수 있다. 제2 탐색부(200)와 관련된 사항은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 7은 도 1의 실시예에서 신호 처리부의 확대 블록도이다.
신호 처리부(300)는 편파 분리기(320), 비교기(340), 각도 정보 추출부(360) 및 스위칭부(380)를 포함한다.
예를 들어, 신호 처리부(300)는 제2 탐색부(200)에서 탐색된 표적으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려한 편파 신호들로부터 오차각을 계산하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정할 수 있다. 신호 처리부(300)가 표적으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려하여 표적에 대한 각도 정보를 추정하는 과정은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법의 흐름도이다.
복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법은 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)에서 시계열적으로 수행되는 하기의 단계들을 포함한다.
S100에서, 제1 탐색부(100)는 표적을 추적하기 위한 추적 영상을 생성하고, 상기 생성된 추적 영상에서 상기 표적의 수를 판단하여 제2 탐색부(200)로 전송할 수 있다. 본 발명에서 제1 탐색부 및 제2 탐색부는 광학 탐색기, 영상 탐색기 및 레이저 탐색기를 포함한다.
예를 들어, 제1 탐색부(100)는 제2 탐색부(200)에서 동일 빔 폭 내에서 다중 표적이 탐색되는 경우, 다중 표적의 각각에 거리 추적 필터를 구동하기 위하여 추적 영상의 관심 영역에서 특징점을 추출하여 표적의 수를 판단한다. 제1 탐색부(100)가 관심 영역에서 표적의 수를 판단하는 과정은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
S200에서, 제2 탐색부(200)는 표적을 탐지하기 위한 펄스 타입의 신호를 푸쉬브룸 스캔 방식으로 방사하고, 방사된 신호가 반사되어 수신된 신호를 탐지하여 다중 표적 상황인지 여부를 판단하며, 다중 표적 상황으로 판단되는 경우 제1 탐색부(100)에서 탐색된 표적의 수에 따른 거리 추적 필터를 구동하여 다중 표적을 추적한다. 거리 추적 필터에 관한 사항은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
S300에서, 신호 처리부(300)는 주파수 대역이 56~110Ghz인 초고주파 대역 또는 밀리미터파 대역의 신호를 사용하여 제2 탐색부(200)에서 탐색된 표적으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려한 편파 신호들로부터 오차각을 계산하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부(300)는 안테나마다 고유한 편파 특성을 갖는 편파 안테나를 이용하여 다양한 방향의 편파 신호를 수신할 수 있고, 이를 이용하여 정확하게 표적을 추적할 수 있다. 신호 처리부(300)에 관한 사항은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 9는 도 8의 실시예에서 표적의 수를 판단하는 단계의 확대 흐름도이다.
S120에서, 관심 영역 설정부(120)는 펄스 타입의 신호가 방사된 기준 고도 및 기 지정된 각도를 고려하여 추적영상에서 적어도 일부 영역을 관심 영역으로 설정한다. 관심 영역은 추적 영상의 적어도 일부 영역으로 설정될 수 있다. 관심 영역 설정부(120)와 관련되는 중복되는 사항은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
S140에서, 특징점 추출부(140) 영상 탐색기에서 표시되는 적외선 영상에서 화소값을 고려하여 특징점을 추출할 수 있다. 예를 들어, 특징점 추출부(140)는 영상에서 임의의 픽셀을 선정하고, 선정된 임의의 픽셀에 인접한 픽셀의 화소값들의 평균을 계산하여, 상기 선정된 임의의 픽셀값이 주변 픽셀의 화소값들의 평균과 기준 범위 이상인 경우 선정된 픽셀을 특징점으로 추출할 수 있다. 특징점을 추출하여 관심 영역에서 표적의 수를 판단하는 과정은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 10은 도 8의 실시예에서 표적을 탐색하는 단계의 확대 흐름도이다.
S220에서, 다중 표적 판단부(220)는 푸쉬 브룸 스캔 방식으로 방사된 신호의 동일 빔 폭내 존재하는 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단한다.
S240에서, 추적 필터부(240)는 표적과의 거리 및 거리 오차를 산출하여 표적의 이동 경로를 추적하기 위한 적어도 하나의 추적 필터를 포함하고, 표적으로부터 반사된 신호로부터 다음 표적의 상태를 예측하고, 예측된 표적의 상태와 표적으로부터 반사된 신호를 재수신하여 측정되는 현재 표적의 상태와의 오차를 산출하고, 이를 토대로 표적의 정확한 상태를 보정한다. 본 발명에서 추적 필터부(240)는 칼만 필터(Kalman Filter)로 구현될 수 있고, 거리 외에도 표적의 속도 및 표적의 공간상에서의 위치인 각도 정보를 확률 연산하여 표적의 이동 경로를 예측할 수 있다.
도 11은 도 8의 실시예에서 각도 정보를 추정하는 단계의 확대 흐름도이다.
S320에서, 편파 분리기(320)는 편파 분리기(320)는 표적으로부터 반사된 반사 신호를 편파 방향에 따라 적어도 제1 그룹의 편파 신호들과 제2 그룹의 편파 신호들로 분리한다.
S340에서, 비교기(340)는 제1 그룹의 편파 신호들 및 제2 그룹의 편파 신호들로 분리된 편파 신호들에 가중치를 적용하여 합산한다.
S360에서, 각도 정보 추출부(360)는 비교기(340)에서 합산된 해당 그룹별 편파 신호들로부터 오차각을 계산하고, 상기 계산된 오차각을 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추출한다.
S380에서, 스위칭부(380)는 합산된 제1 그룹의 편파 신호들로부터 계산된 오차각의 변동량이 기 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 기 저장된 상기 표적에 대한 각도 정보를 고려하여 추출할 상기 각도 정보의 대상을 상기 합산된 제2 그룹의 편파 신호들로 스위칭한다. 신호 처리부(300)에와 관련된 사항은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법의 흐름도이다.
S802에서, 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 W대역 탐색기의 운용을 시작한다. 본 발명에서 W대역 탐색기는 제2 탐색부(200)에 대응될 수 있다. S804 및 S806에서 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 W대역 탐색기를 자체 점검하고, 기 지정된 표적 정보를 수신한다.
S808에서, 다중 표적 판단부(220)는 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)가 탑재된 무인 비행체가 기 지정된 표적 정보에 따른 위치에 도달하는 경우 푸쉬브룸 스캔을 실시하여 다중 표적 상황인지 여부를 판단한다.
S810에서, 제2 탐색부(200)는 현재 표적이 단일 표적으로 판단 되는 경우, 단일 표적에 대해서만 추적 필터를 구동한다.
S812에서 제2 탐색부(200)는 단일 표적에 대해서만 적용이된 추적 필터를 이용하여 표적 추적을 수행한다.
S814에서, 기 지정된 표적 정보에 따른 위치에 도달한 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 다중 표적 상황으로 판단되는 경우 적외선 영상 탐색기(IIR)로부터 동일 빔 폭 내에서 표적의 수를 수신한다.
S816에서, 제2 탐색부(200)는 적외선 영상 탐색기로부터 수신한 표적의 수에 따른 추적 필터를 구동한다.
S818에서, 제2 탐색부(200)는 표적의 수에 따른 복수개의 추적 필터를 이용하여 다중 표적 추적을 수행한다.
S820에서, 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 추적된 다중 표적중에서 메인 타겟(MBT)을 확정한다.
S822에서 신호 처리부(300)의 편파 분리기(320)는 확정된 메인 타겟 표적으로부터 반사된 신호를 수신하여 편파 방향을 고려한 편파 신호들로 분리하고, 분리된 편파 신호들로부터 오차각을 계산한다.
S824에서, 각도 정보 추출부(360)는 계산된 오차각을 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정한다.
S826에서, 신호 처리부(300)는 상기 표적에 대하여 추정된 각도 정보를 이용하여 유도 조종부로 전송한다.
S902에서, 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)는 적외선 영상 탐색기(IIR)의 운용을 시작한다. 예를 들어, 기 지정된 표적 정보에 따른 위치에 도달한 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 장치(10)가 푸쉬브룸 스캔을 통하여 다중 표적 상황으로 판단하는 경우, 적외선 영상 탐색기의 구동이 시작될 수 있다.
S904에서, 제1 탐색부(100)는 적외선 영상을 수신하여 추적 영상을 생성한다.
S906에서, 관심 영역 설정부(120)는 생성된 추적 영상에서 관심 영역을 설정한다. 관심 영역을 설정하는 방법은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
S908에서, 특징점 추출부(140)는 화소값을 고려하여 관심 영역의 적어도 일부 영역에서 특징점을 추출한다. 특징점을 추출하는 구체적인 방법은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
S910에서 제1 탐색부(100)는 추출된 특징점과 표적 특징점 데이터 베이스(160)를 비교하여 관심 영역 내 표적의 수를 판단한다. 제2 탐색부(200)가 판단된 표적의 수에 따른 거리 추적 필터를 구동하여 다중 표적을 추적하는 과정은 전술한 바와 같으므로 생략한다.
상기 설명된 본 발명의 일 실시예의 방법의 전체 또는 일부는, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 기록 매체의 형태(또는 컴퓨터 프로그램 제품)로 구현될 수 있다. 여기에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드디스크, 자기/광학 매체 또는 SSD(Solid-State Drive) 등)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 방법의 전체 또는 일부는 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하며, 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 처리되는 프로그래밍 가능한 기계 명령어를 포함하고, 고레벨 프로그래밍 언어(High-level Programming Language), 객체 지향 프로그래밍 언어(Object-oriented Programming Language), 어셈블리 언어 또는 기계 언어 등으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서의 부(means) 또는 모듈(Module)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 특정 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예를 들어 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 의미할 수 있다. 다시 말해, 부(means) 또는 모듈(Module)은 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따르는 방법은 상술한 바와 같은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨팅 장치에 의해 실행됨으로써 구현될 수 있다. 컴퓨팅 장치는 프로세서와, 메모리와, 저장 장치와, 메모리 및 고속 확장포트에 접속하고 있는 고속 인터페이스와, 저속 버스와 저장 장치에 접속하고 있는 저속 인터페이스 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 이러한 성분들 각각은 다양한 버스를 이용하여 서로 접속되어 있으며, 공통 머더보드에 탑재되거나 다른 적절한 방식으로 장착될 수 있다.
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 (10)

  1. 표적을 추적하기 위한 추적 영상을 생성하고, 상기 생성된 추적 영상에서 관심 영역을 설정하며, 상기 설정된 관심 영역에서 상기 표적의 수를 판단하는 단계;
    상기 표적을 탐지하기 위한 펄스 타입의 신호를 방사하고, 상기 방사된 신호가 반사되어 수신된 수신 신호 및 상기 판단된 표적의 수를 이용하여 상기 표적을 탐색하는 단계; 및
    상기 탐색된 표적으로부터 반사된 신호의 편파 방향을 고려한 편파 신호들로부터 오차각을 계산하고, 상기 계산된 오차각의 변동량을 고려하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정하는 단계; 를 포함하고,
    상기 추정하는 단계는
    상기 반사된 신호를 상기 편파 방향에 따라 적어도 제1 그룹의 편파 신호들과 상기 제1 그룹의 편파 신호들과 직교하는 제2그룹의 편파 신호들로 분리하는 단계; 및 상기 제1 그룹 및 제2 그룹 각각에 대하여 해당 그룹에 속하는 편파 신호들에 가중치를 적용하여 합산하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 합산된 제1 그룹의 편파 신호들 및 제2 그룹의 편파 신호들로부터 상기 오차각을 계산하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표적의 수를 판단하는 단계는
    상기 관심 영역의 적어도 일부 영역에서 화소값을 고려하여 특징점을 추출하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 추출된 특징점 및 기 저장된 상기 표적의 특징점 패턴을 이용하여 상기 표적의 수를 판단하는 것을 특징으로 하는 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 관심 영역을 설정하는 것은
    상기 펄스 타입의 신호가 방사된 기준 고도 및 기 지정된 각도를 고려하여 상기 추적 영상에서 적어도 일부 영역을 상기 관심 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 표적을 탐색하는 단계는
    상기 수신 신호를 분석하여 동일한 빔 폭 내에서 상기 표적이 다중으로 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 동일한 빔 폭 내에서 표적이 다중으로 존재하는 것으로 판단되는 경우에는 상기 관심 영역에서 판단된 표적의 수를 더 고려하여 상기 표적을 탐색하는 것을 특징으로 하는 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 표적을 탐색하는 단계는
    상기 표적과의 거리 및 거리 오차를 산출하여 상기 표적의 이동 경로를 추적하기 위한 적어도 하나의 추적 필터를 적용하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 동일한 빔 폭 내에서 상기 표적이 다중으로 존재하는 경우에는 상기 표적의 수에 따른 복수개의 추적 필터를 구동하고, 상기 동일한 빔 폭 내에서 상기 표적이 단일 표적으로 판단되는 경우 단일의 추적 필터를 구동하여 상기 표적을 탐색하는 것을 특징으로 하는 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 추정하는 단계는
    상기 합산된 해당 그룹별 편파 신호들로부터 오차각을 계산하고, 상기 계산된 오차각을 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 합산된 제1 그룹의 편파 신호들로부터 계산된 오차각의 변동량이 기 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 기 저장된 상기 표적에 대한 각도 정보를 고려하여 추출할 상기 각도 정보의 대상을 상기 합산된 제2 그룹의 편파 신호들로 스위칭 하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 해당 그룹별 편파 신호들을 적응적으로 이용하여 상기 표적에 대한 각도 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 다중 표적 추적 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 가중치를 적용하여 합산하는 것은
    상기 방사된 신호를 수신하는 안테나를 지향하기 위한 방향의 방위각 및 앙각 성분을 고려하여 가중치 벡터를 생성하고,
    상기 생성된 가중치 벡터를 상기 해당 그룹별 편파 신호들에 적용하여 상기 해당 그룹별 편파 신호들의 합신호, 방위각 차신호 및 앙각 차신호를 생성하는 것인 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
  10. 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여 제1항 내지 제5항 및 제8항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 복합 탐색기를 이용한 다중 표적 추적 방법을 실현하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록된 프로그램.
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