KR101917022B1 - 위상변이를 이용한 고정밀 fdoa 추정방법 및 시스템 - Google Patents

위상변이를 이용한 고정밀 fdoa 추정방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 고정밀 FDOA 추정 시스템의 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법은 신호원(3)의 방사된 펄스열(4)에 대해 신호 샘플링과 수집 및 검출이 이루어지는 이격된 다수의 수신기(1)에 의한 신호수집 단계, 신호 샘플링 후 수집 및 검출된 펄스 신호에 대한 순시위상 측정시간 오차의 영향을 제거한 순시위상측정이 이루어지는 수신기(1)의 고정밀 위상 측정단계, 순시위상측정의 결과에서 다수의 수신기(1)간 FDOA를 계산하는 중앙처리기(2)의 FDOA 측정단계로 구현됨으로써 다수로 구성된 각 수신기(1)에 대한 측정 오차 최소화가 이루어지는 특징을 구현할 수 있다.

Description

위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법 및 시스템{A Method for High Precise FDOA Estimation using the Phase Difference and System thereby}
본 발명은 미지의 신호원 위치 추적에 관한 것으로, 특히 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 FDOA(Frequency Difference Of Arrival)나 TDOA(Time Difference Of Arrival)는 수신 전파를 기초로 미지의 신호원 위치를 추적하는 방법으로서, TDOA가 수신된 시간차를 이용하는 반면 FDOA는 수신된 주파수 차이를 이용하는 방식이다.
특히 FDOA는 여러 지점에서 수신된 신호들의 주파수 차이를 이용함으로써 수신 전파를 기초로 미지의 신호원 위치를 추적하는 방법으로 널리 이용된다.
일례로, FDOA 방식을 사용하는 신호원 위치 추적 시스템은 여러 지점에 안테나와 수신기를 함께 설치하고, 이들 안테나와 수신기로부터 신호들을 수집하여 위치를 추정한다.
국내등록특허 10-1280513(2013년06월25일)
하지만 FDOA를 사용하는 시스템은 여러 지점에 안테나와 수신기를 함께 설치함에 따른 단점이 존재할 수밖에 없다.
일례로, 신호원의 위치를 정확하게 추정하기 위해 FDOA의 정확도가 수 Hz 이내로 추정된다고 했을 때, 각 수신기의 주파수 측정 오차 범위가 수 Hz 내외라고 한다면 이로부터 얻은 신호원의 위치를 신뢰하기 어렵게 된다. 즉, 각 수신기에서 측정한 신호원의 주파수를 이용하여 주파수 차를 계산할 경우 수신기의 주파수 측정 오차로 인하여 위치 추정 결과를 담보할 수 없게 된다.
이의 해소를 위해 주파수 오차가 줄어들도록 고해상도의 수신기를 사용할 수 있으나 주파수 차가 미세한 경우에 여전히 수신기의 측정 오차가 미치는 영향이 커서 정확성을 담보하기 어려운 한계를 가질 수밖에 없다. 결국 FDOA를 사용하는 시스템은 주파수 차 오차를 줄이기 위해 수신기 기본 성능 이외의 추가 알고리즘이 필요하게 된다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 미지의 신호원이 다수의 이격되어 있는 수신기에 수신될 때, 수신기 알고리즘을 이용한 고정밀 순시 위상 측정과 다수의 수신기에서 발생하는 FDOA를 각 수신기간의 위상차 이용으로 정밀하게 추정함으로써 각 수신기의 측정 오차 최소화가 이루어지는 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법 및 시스템의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법은 (A) 서로에 대해 이격된 다수로 이루어진 수신기에서 신호원이 방사한 펄스열의 펄스 신호에 대한 수집 및 검출이 이루어지는 신호수집 단계; (B) 상기 수신기에서 상기 수집 및 검출된 펄스 신호의 개략 주파수를 측정하고, 디지털화된 수집 신호와 믹싱하여 기저대역 신호로 변환 후 순시위상을 측정하는 고정밀 위상 측정단계; (C) 중앙처리기에서 상기 순시위상의 측정 결과로 상기 다수의 수신기간 FDAO를 계산하는 FDOA 측정단계; 로 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 신호수집 단계는, (a-1) ADC를 이용하여 상기 펄스 신호에 대한 신호 샘플링이 이루어지는 단계, (a-2)상기 신호에 대한 광대역 디지털 신호를 채널라이저의 채널화 기능을 통해 부대역 신호로 하향 변환되는 단계, (a-3)채널화된 신호를 이용하여 신호 검출기로 상기 펄스신호가 검출되는 단계로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 고정밀 위상 측정 단계는, (b-1) 상기 펄스 신호의 검출된 신호 데이터로부터 상기 수신기의 인접한 양쪽 채널 신호의 신호세기를 구하여 개략주파수가 개략주파수 측정기에서 측정되는 단계, (b-2) 상기 펄스 신호에 대한 신호 샘플링을 메모리 데이터로 저장하고 상기 펄스신호에 대해 검출된 신호와의 정렬이 메모리 버퍼에서 이루어지는 단계, (b-3) 상기 개략주파수와 상기 메모리 데이터가 Mixer에서 믹싱되어 믹싱 데이터로 전환되는 단계; (b-4) 상기 믹싱 데이터가 LPF에서 필터링되는 단계; (b-5) 상기 필터링 후 상기 기저대역 신호의 데이터를 이용하여 순시위상측정기에서 검출된 상기 펄스 신호의 상기 순시위상이 측정되는 단계;로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 FDOA 측정 단계는, (c-1) 상기 순시위상의 측정결과를 입력 받아 위상차 계산기에서 위상차가 계산되는 단계; (c-2) 상기 계산된 위상차 데이터가 LMS에서 상기 FDOA로 계산되는 단계;로 수행된다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 FDOA 추정 시스템은 신호원으로부터 방사된 펄스열의 펄스 신호를 수집하는 신호수집부와 상기 펄스 신호의 도착시간 오차에 영향을 받지 않고 고정밀의 순시위상을 측정하는 고정밀 위상측정부로 구성되고, 서로 이격되어 배열된 다수의 수신기; 상기 수신기 간의 위상차 계산과 계산된 위상차에 대한 기울기를 구하는 FDOA 측정부로 구성되고, 상기 수신기의 각 수신신호에 대해 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정이 이루어지는 중앙처리장치; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 수신기의 각각은 이격된 상태에서 상기 펄스 신호의 수집으로 필요정보를 측정하기 위해 동일 시간에 신호 수집을 시작하여 설정된 값에 따라 신호 수집을 중지한다.
바람직한 실시예로서, 상기 신호수집부에는 상기 수신기에서 수신된 광대역의 데이터를 샘플링하는 ADC, 상기 샘플링 된 광대역의 데이터를 다수의 부채널 별로 하향 변환하는 채널라이저, 상기 샘플링 된 광대역의 데이터에 대한 펄스신호를 검출하는 신호 검출기가 포함된다.
바람직한 실시예로서, 상기 고정밀 위상측정부에는 신호가 검출된 부채널과 인접한 양쪽 채널 신호의 신호세기를 구하여 개략주파수를 측정하는 개략주파수 측정기, 상기 수신기에서 수신된 광대역의 데이터를 샘플링를 샘플데이터로 저장하는 메모리 버퍼, 상기 개략주파수와 상기 샘플 데이터를 믹싱하는 Mixer, 하향변환하면 펄스신호를 기저대역 신호로 변환하는 LPF, 상기 펄스 신호의 상기 도착시간 오차에 영향을 받지 않고 고정밀의 순시위상을 측정하는 순시위상측정기가 포함된다.
이러한 본 발명은 다수의 이격된 수신기에서 신호를 수집 및 검출하고 개략 주파수를 측정한 후 디지털화된 수집 신호와 믹싱하여 기저대역에 최대한 가까운 신호로 변환 후 순시위상을 측정함으로서, 수신기가 갖고 있는 위상측정 오차의 영향을 최소화 할 수 있고, 각 수신기간의 위상차를 이용하여 신호원에 대한 고정밀 FDOA 값을 추정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정 시스템의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 시스템에서 수행되는 고정밀 FDOA 추정방법 절차의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 시스템에 적용된 수신기에서 샘플링 된 데이터의 예이며, 도 5는 본 발명에 따른 시스템에 적용된 수신기의 신호검출 후 출력 예이고, 도 6은 본 발명에 따른 시스템에 적용된 수신기의 신호검출 후 위상 예이며, 도 7은 본 발명에 따른 시스템에 적용된 두 수신기간의 주파수차이(FDOA)가 보여주는 그래프의 기울기 예이고, 도 8은 본 발명에 따른 시스템에 적용된 이격된 두 수신기에서 측정한 위상차 그래프 예이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법은 S40의 FDOA 추정을 위해 S10의 미지의 신호원에 대한 신호수집 단계, S20의 수신기 알고리즘에 의한 고정밀 위상 측정단계, S30의 각 수신기간의 위상차를 이용하여 정밀하게 추정하는 FDOA 측정단계로 수행된다.
일례로, S10의 신호수집단계는 다수의 이격된 수신기를 통해 신호를 ADC를 이용하여 샘플링 하는 단계(S11), 광대역의 디지털 신호를 채널화 기능을 통해 부대역 신호로 하향 변환하는 단계(S12), 채널화된 신호를 이용하여 신호를 검출하는 단계(S13)를 포함한다. 이 후 S20의 고정밀 위상 측정 단계는 검출된 신호 데이터를 이용하여 개략 주파수를 측정하는 단계(S21), 메모리 버퍼에 샘플링 단계(S11)의 데이터를 저장하여 검출된 신호와의 정렬을 이루는 단계(S22), 개략주파수와 메모리 버퍼에 저장된 데이터를 믹싱하는 단계(S23), 믹싱된 데이터를 필터링하는 단계(S24), 필터링 후 기저대역에 가까운 데이터를 이용하여 검출된 신호의 순시위상을 측정하는 단계(S25)를 포함한다. 이어 FDOA 측정 단계(30)는 각 수신기에서 측정한 위상을 입력 받아 위상차를 계산하는 단계(31), 위상차 데이터를 LMS Fitting을 통하여 다수의 이격된 수신기 간의 주파수 차이(FDOA)를 계산하는 단계(S32)를 포함한다.
그 결과 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법은 다수의 이격된 수신기에서 신호를 수집 및 검출하고 개략 주파수를 측정한 후 디지털화된 수집 신호와 믹싱하여 기저대역에 최대한 가까운 신호로 변환 후 순시위상을 측정함으로서, 수신기가 갖고 있는 위상측정 오차의 영향을 최소화 할 수 있고, 각 수신기간의 위상차를 이용하여 신호원에 대한 고정밀 FDOA 값을 추정할 수 있다.
도 2를 참조하면, 고정밀 FDOA 추정 시스템은 신호원(3)으로부터 방사된 펄스열(4)을 신호 수집하는 다수의 이격된 수신기(1), 수신기(1)의 각 수신신호에 대해 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정이 이루어지는 중앙처리장치(2)를 포함한다.
구체적으로 상기 수신기(1)의 각각은 신호수집부(10)와 고정밀 위상측정부(20)를 포함하고, 수신기(1)의 각각은 이격된 상태에서 신호원(3)의 펄스열(4)을 수집하여 필요정보를 측정하기 위해 동일 시간에 신호 수집을 시작하여 설정된 값에 따라 신호 수집을 중지한다.
일례로, 상기 신호수집부(10)는 ADC(11)(Analog to Digital Converter), 채널라이져(12) 및 신호 검출기(13)로 구성된다. 상기 ADC(11)는 각 수신기(1)에서 수신된 광대역의 데이터를 샘플링하고, 상기 채널라이져(12)는 각 수신기(1)에서 샘플링 된 광대역의 데이터를 다수의 부채널 별로 하향 변환하며, 상기 신호 검출기(13)는 샘플링 된 광대역의 데이터에 대한 펄스신호를 검출한다.
일례로, 상기 고정밀 위상측정부(20)는 개략주파수 측정기(21), 메모리 버퍼(22), Mixer(23), LPF(24)(Low Pass Filter), 순시위상측정기(25)로 구성된다. 상기 개략주파수 측정기(21)는 신호가 검출된 부채널과 인접한 양쪽 채널 신호의 신호세기를 구하여 개략주파수를 측정하며, 상기 메모리 버퍼(22)는 ADC(11)에서 나온 출력의 샘플데이터를 저장하고, 상기 Mixer(23)는 개략주파수와 메모리 버퍼(22)에 저장된 데이터를 믹싱하며, 상기 LPF(24)는 하향변환하면 펄스신호를 좀 더 기저대역 신호에 가깝게 변환하고, 상기 순시위상측정기(25)는 펄스 신호 도착시간 오차에 영향을 받지 않고 고정밀의 순시위상을 측정한다.
구체적으로 상기 중앙처리장치(2)는 FDOA 측정부(30)를 포함하고, 상기 FDOA 측정부(30)는 위상차 계산기(31)와 LMS(Least Mean Square) Fitting(32)로 구성된다. 상기 위상차 계산기(31)는 수신기(1) 간의 위상차 계산을 하며, 상기 LMS Fitting(32)은 수신기(1) 간의 위상차에 대한 기울기를 구한다.
이하 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법을 도 3 내지 도 8을 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어 주체는 신호수집부(10)와 고정밀 위상측정부(20) 및 FDOA 측정부(30)이나 신호수집부(10)와 고정밀 위상측정부(20)를 수신기(1)로 FDOA 측정부(30)를 중앙처리장치(2)로 설명하고, 제어 대상은 다수의 이격된 수신기(1)가 신호원(3)으로부터 방사된 펄스열(4)에 대한 수집 신호이다.
S10의 수신기(1)에 의한 신호수집단계는 S11의 신호 샘플링 단계, S12의 신호하향변환 단계, S13의 신호검출 단계로 구분된다. 이 경우 신호원(3)의 펄스열(4)을 수집하여 필요정보를 측정하기 위해 각 이격된 수신기(1)는 동일 시간에 신호 수집을 시작하여, 설정된 값에 따라 신호 수집을 중지한다.
도 3을 참조하면, S11의 신호 샘플링은 신호수집부(10)의 ADC(11)가 각 수신기(1)에서 수신된 광대역의 데이터를 샘플링하여 수행되고, S12의 신호하향변환은 신호수집부(10)의 채널라이저(12)가 각 수신기(1)에서 샘플링 된 광대역의 데이터를 다수의 부채널 별로 하향 변환하여 수행되며, S13의 신호검출은 신호 검출기(13)가 샘플링 된 광대역의 데이터에 대한 펄스신호를 검출하여 수행한다.
구체적으로 각 수신기(1)에서 ADC(11)를 통해 샘플링 된 광대역의 데이터는 채널라이저(12)를 거쳐 다수의 부채널 별로 하향 변환하여 신호 검출기(13)에서 펄스신호로 검출된다. 일례로, 광대역 수신기에서 부채널이 약 40MHz 대역을 가진다고 가정을 하면, 펄스신호 검출시 FFT 방식의 채널화 수신기는 주파수 해상도(FFT bin)가 40MHz 단위이다. 따라서 채널라이저(12)를 거친 펄스신호의 경우 하향변환 한 펄스신호원의 주파수가 정확히 부채널의 중심주파수가 아니라면 펄스내의 신호는 중심주파수와의 차이만큼 최대 ㅁ20MHz 주파수 성분이 남아 있게 된다.
ADC(11)를 통해 샘플링 된 데이터는 하기의 수학식 1로 계산된다.
Figure 112017019143561-pat00001
- [수학식 1]
여기서
Figure 112017019143561-pat00002
은 신호원으로부터 지연되어 수신된 신호의 복소 포락선(기저대역 신호) 이고,
Figure 112017019143561-pat00003
으로 지연 샘플 수를 의미한다.
Figure 112017019143561-pat00004
는 송신 반송파를 의미하고,
Figure 112017019143561-pat00005
은 펄스신호가 수신되었을 때 전송지연으로 인하여 변경된 펄스신호의 초기 위상을 의미하며, "·"은 두 값의 곱하기를 의미한다.
그리고 수신기#1과 수신기#2 간의 전송지연으로 인한 위상 차이를 이용해 추정할 수 있는 FDOA 값은 하기의 FDOA 추정 수학식2로 계산된다.
Figure 112017019143561-pat00006
- [수학식 2]
여기에서,
Figure 112017019143561-pat00007
는 펄스 인덱스의 위상차 증가분이다.
도 4는 이격된 다수의 수신기(1) 중 수신기#1과 수신기#2를 2개의 수신기로 한 경우, 수신기#1의 샘플링 데이터(100)와 수신기#2의 샘플링 데이터(200)의 지연된 예이다. 도 5는 수신기의 신호검출 후 출력(300)을 도6은 수신기의 신호검출 후 위상(500)으로서, 이는 채널라이저(12)를 거친 펄스신호에서 하향변환 한 펄스신호원의 주파수가 정확히 부채널의 중심주파수가 아니라면 펄스내의 신호는 중심주파수와의 차이만큼 최대 ㅁ20MHz 주파수 성분이 남아 있을 때의 출력 값의 예이다. 그러므로 주파수 성분이 남아 있는 경우 순시위상 측정시간의 오차에 따라 순시 위상측정 값이 매우 크게 변할 수밖에 없음을 알 수 있다.
S20의 수신기(1)에 의한 고정밀 위상 측정단계는 S21의 개략 주파수 측정단계, S22의 버퍼 샘플링 및 데이터 정렬 단계, S23의 정렬 데이터 믹싱 단계, S24의 믹싱 데이터 필터링 단계, S25의 검출 신호 측정단계로 구분된다. 이는 주파수 성분이 남아 있어 순시위상 측정시간의 오차에 따라 순시 위상측정 값이 매우 크게 변할 수밖에 없을 때 고정밀의 위상을 측정할 수 있도록 한다.
도 3을 참조하면, S21의 개략 주파수 측정은 고정밀 위상측정부(20)의 개략주파수 측정기(21)가 신호가 검출된 부채널과 인접한 양쪽 채널 신호의 신호세기를 구하여 개략주파수를 측정하고, 고정밀 위상측정부(20)의 메모리 버퍼(22)가 ADC(11)에서 나온 출력의 샘플데이터를 저장하며, 고정밀 위상측정부(20)의 Mixer(23)가 개략주파수와 저장된 데이터를 믹싱하고, 고정밀 위상측정부(20)의 LPF(24)가 하향변환하면 펄스신호를 좀 더 기저대역 신호에 가깝게 변환하며, 고정밀 위상측정부(20)의 순시위상측정기(25)가 펄스 신호 도착시간 오차에 영향을 받지 않고 고정밀의 순시위상을 측정한다.
상기 개략 주파수 측정은 신호가 검출된 부채널과 인접한 양쪽 채널 신호의 신호세기를 구하여 하기의 수학식 3으로 계산된다.
Figure 112017019143561-pat00008
- [수학식 3]
여기서
Figure 112017019143561-pat00009
는 신호가 검출된 채널,
Figure 112017019143561-pat00010
의 각각은 검출된 채널의 좌, 우 인접채널로서
Figure 112017019143561-pat00011
는 각 부채널 있는 펄스열의 신호세기이다. Q는 부채널 대역폭을 몇 개로 분할할 것인지를 나타내는 인자로서, 예를 들어 40MHz를 8등분하여 5MHz 단위로 주파수를 측정하고 싶다면 Q 는 1/8이 된다.
Figure 112017019143561-pat00012
는 괄호안의 값이 가장 가까운 정수로 변환하는 인자이다.
Figure 112017019143561-pat00013
는, 검출된 채널의 중심주파수에서 펄스신호가 얼마나 떨어져 있는지를 나타내는 값이다.
도 5의 Time Domain Analysis 후 출력(400)은 펄스신호를 좀 더 기저대역 신호에 가깝게 변환한 예이다. 이 결과는
Figure 112017019143561-pat00014
가 채널라이저(11) 출력으로 주파수를 측정하는 것보다 실제 펄스신호의 주파수와 가깝게 추정할 수 있고, 추정한 주파수를 이용하여 메모리 버퍼(22)에 저장되어 있던 ADC(11) 출력의 샘플데이터를 측정한 개략 주파수와 믹싱하고, LPF(24)를 거쳐 하향변환하면 펄스신호를 좀 더 기저대역 신호에 가깝게 변환 할 수 있음을 나타낸다.
도 6의 Time Domain Analysis 후 위상(600)은 순시위상측정(25)을 수행한 결과 예이다, 이 결과는 수신기의 Time Domain Analysis 후 위상(600)의 변화가 수신기의 신호검출 후 위상(500)처럼 빠르지 않기 때문에 펄스 신호 도착시간 오차에 영향을 받지 않고 고정밀의 순시위상을 측정할 수 있음을 나타낸다.
S30의 중앙처리기(2)에 의한 FDOA 측정단계는 S31의 수신 신호 위상차 계산 단계, S32의 주파수 차이 계산 단계로 구분된다. 이는 각 수신기(1)에서 각 펄스신호 마다 순시 위상 측정 후 전송된 것을 FDOA 측정부(30)가 처리하는 단계이다.
도 3을 참조하면, S31의 수신 신호 위상차 계산은 FDOA 측정부(30)의 위상차 계산기(31)가 각 수신기(1)에서 중앙처리기(2)로 전송된 각 펄스신호 마다 측정된 순시 위상 간의 위상차 계산으로 수행되며, S32의 주파수 차이 계산은 FDOA 측정부(30)의 LMS Fitting(32)이 계산된 위상차에 대한 기울기를 수신기(1) 간의 위상차에 대한 기울기 계산으로 수행한다.
LMS Fitting의 위상차 기울기는 하기의 수학식4로 계산된다.
Figure 112017019143561-pat00015
- [수학식4]
여기서
Figure 112017019143561-pat00016
은 펄스열 개수이고,
Figure 112017019143561-pat00017
는 펄스 인덱스 마다의 위상차이다. 그리고
Figure 112017019143561-pat00018
는 각 펄스마다의 신호도착시간 간격을 의미한다.
도 7은 수신기#1과 수신기#2를 두 수신기로 하여 각각의 펄스신호 마다 위상차를 누적하여 시간에 따른 위상차의 변화를 나타낸 예로서, 그래프의 기울기가 두 수신기간의 주파수차이(FDOA)가 된다. 상기 기울기는 수신기간의 위상차를 계산후 LMS Fitting에서 [수학식4]를 적용하여 계산된 결과이다.
도 8은 수신기#1과 수신기#2를 두 수신기로 하여 측정한 위상차 그래프로서, 고정밀 위상측정단계(20)를 적용하지 않은 수신기간 Time Domain Analysis 전 위상차(800)의 경우 순시위상 측정 오차로 인하여 기울기가 일정하지 않을 결과를 나타내는 반면 고정밀 위상측정단계(20)를 적용한 수신기간 Time Domain Analysis 후 위상차(700)는 기울기가 일정하면서 특히 Reference 위상차와 유사함으로써 FDOA 오차가 적은 특징을 나타낸다.
S40의 FDOA 값 추정은 중앙처리기(2)에서 LMS Fitting(32)에서 계산된 FDOA를 펄스열(4)이 방사되는 신호원(3)의 위치 추적에 적용하는 단계로서, 이는 FDOA 추정 시스템의 통상적인 기능이다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고정밀 FDOA 추정 시스템의 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법은 신호원(3)의 방사된 펄스열(4)에 대해 신호 샘플링과 수집 및 검출이 이루어지는 이격된 다수의 수신기(1)에 의한 신호수집 단계, 신호 샘플링 후 수집 및 검출된 펄스 신호에 대한 순시위상 측정시간 오차의 영향을 제거한 순시위상측정이 이루어지는 수신기(1)의 고정밀 위상 측정단계, 순시위상측정의 결과에서 다수의 수신기(1)간 FDOA를 계산하는 중앙처리기(2)의 FDOA 측정단계로 구현됨으로써 다수로 구성된 각 수신기(1)에 대한 측정 오차 최소화가 이루어진다.
지금까지 기술된 본 발명의 실시예는 예시적인 것으로서 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 기술된 실시예를 일부 변형하는 것이 용이하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 실시예는 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 될 것이며 본 발명의 기술적 사상의 예시적인 실시 형태를 기술한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 기술적 사상은 특허 청구범위에 기재된 발명으로부터 정해지며, 그 보호범위는 균등물에 미치는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 수신기 2 : 중앙처리장치
3 : 탐지 대상체 4 : 탐지 방사 펄스신호
10. 신호수집부 11. ADC
12. 채널라이저 13. 신호 검출기
20. 고정밀 위상 측정부
21. 개략 주파수 측정기
22. 메모리 버퍼 23. Mixer
24. LPF(Low Pass Filter)
25. 순시 위상 측정기
30. FDOA 측정부 31. 수신기간 위상차 계산기
32. LMS Fitting
100. 수신기#1의 샘플링 데이터
200. 수신기#2의 샘플링 데이터
300. 수신기의 신호검출 후 출력
400. 수신기의 Time Domain Analysis 후 출력
500. 수신기의 신호검출 후 위상
600. 수신기의 Time Domain Analysis 후 위상
700. 수신기간 Time Domain Analysis 후 위상차
800. 수신기간 Time Domain Analysis 전 위상차

Claims (8)

  1. (A) 서로에 대해 이격된 다수로 이루어진 수신기에서 신호원이 방사한 펄스열의 펄스 신호에 대한 수집 및 검출이 이루어지는 신호수집 단계;
    (B) 상기 수신기에서 상기 펄스 신호의 개략 주파수를 측정하고, 디지털화된 수집 신호와 믹싱하여 기저대역 신호로 변환 후 순시위상을 측정하는 고정밀 위상 측정단계;
    (C) 중앙처리기(2)에서 상기 순시위상의 측정 결과로 상기 다수의 수신기간 주파수차이(Frequency Difference Of Arrival)를 계산하는 FDOA 측정단계;로 수행되며,
    상기 고정밀 위상 측정 단계는, (b-1) 상기 펄스 신호의 검출된 신호 데이터로부터 상기 수신기의 인접한 양쪽 채널 신호의 신호세기를 구하여 개략주파수가 개략주파수 측정기에서 측정되는 단계, (b-2) 상기 펄스 신호에 대한 신호 샘플링을 메모리 데이터로 저장하고 상기 펄스신호에 대해 검출된 신호와의 정렬이 메모리 버퍼에서 이루어지는 단계, (b-3) 상기 개략주파수와 상기 메모리 데이터가 Mixer에서 믹싱되어 믹싱 데이터로 전환되는 단계; (b-4) 상기 믹싱 데이터가 LPF(Low Pass Filter)에서 필터링되는 단계; (b-5) 상기 필터링 후 상기 기저대역 신호의 데이터를 이용하여 순시위상측정기에서 검출된 상기 펄스 신호의 상기 순시위상이 측정되는 단계; 로 수행되는 것을 특징으로 하는 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 신호수집 단계는, (a-1) ADC(Analog to Digital Converter)를 이용하여 상기 펄스 신호에 대한 신호 샘플링이 이루어지는 단계, (a-2) 상기 신호에 대한 광대역 디지털 신호를 채널라이저의 채널화 기능을 통해 부대역 신호로 하향 변환되는 단계, (a-3) 채널화된 신호를 이용하여 신호 검출기로 상기 펄스신호가 검출되는 단계
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 FDOA 측정 단계는, (c-1) 상기 순시위상의 측정결과를 입력 받아 위상차 계산기에서 위상차가 계산되는 단계; (c-2) 상기 계산된 위상차 데이터가 LMS(Least Mean Square) Fitting에서 상기 주파수 차이로 계산되는 단계;
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 위상변이를 이용한 고정밀 FDOA 추정방법.
  5. 신호원으로부터 방사된 펄스열의 펄스 신호를 수집하는 신호수집부와 상기 펄스 신호의 도착시간 오차에 영향을 받지 않고 고정밀의 순시위상을 측정하는 고정밀 위상측정부로 구성되고, 서로 이격되어 배열된 다수의 수신기;
    상기 수신기 간의 위상차 계산과 계산된 위상차에 대한 기울기를 구하는 FDOA 측정부로 구성되고, 상기 수신기의 각 수신신호에 대해 위상변이를 이용한 FDOA(Frequency Difference Of Arrival) 추정이 이루어지는 중앙처리장치;가 포함되며,
    상기 고정밀 위상측정부에는 신호가 검출된 부채널과 인접한 양쪽 채널 신호의 신호세기를 구하여 개략주파수를 측정하는 개략주파수 측정기, 상기 수신기에서 수신된 광대역의 데이터를 샘플링를 샘플데이터로 저장하는 메모리 버퍼, 상기 개략주파수와 상기 샘플 데이터를 믹싱하는 Mixer, 하향변환하면 펄스신호를 기저대역 신호로 변환하는 LPF(Low Pass Filter), 상기 펄스 신호의 상기 도착시간 오차에 영향을 받지 않고 고정밀의 순시위상을 측정하는 순시위상측정기가 포함되는 것을 특징으로 하는 FDOA 추정 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 수신기의 각각은 이격된 상태에서 상기 펄스 신호의 수집으로 필요정보를 측정하기 위해 동일 시간에 신호 수집을 시작하여 설정된 값에 따라 신호 수집이 중지되는 것을 특징으로 하는 FDOA 추정 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 신호수집부에는 상기 수신기에서 수신된 광대역의 데이터를 샘플링하는 ADC(Analog to Digital Converter), 상기 샘플링 된 광대역의 데이터를 다수의 부채널 별로 하향 변환하는 채널라이저, 상기 샘플링 된 광대역의 데이터에 대한 펄스신호를 검출하는 신호 검출기가 포함되는 것을 특징으로 하는 FDOA 추정 시스템.
  8. 삭제
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