KR101950487B1 - System for compensating azimuth information of target based on monopulse radar signal and method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 표적 방위각 정보 보상시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 모노펄스 레이더 신호를 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상시스템 및 방법에 관한 것이다.To a system and method for compensating target azimuth information of the present invention. More particularly, the present invention relates to a system and method for compensating target azimuth information based on monopulse radar signals.
지상 이동표적의 탐지를 위하여 모노펄스 레이더 시스템은 일반화된 시스템이다. 이 시스템에 사용될 수 있는 다양한 안테나 구조들 중에서 도파관 슬롯 배열 2채널 안테나 구조는 물리적으로 견고성이 뛰어나고 고출력 송신이 가능하여 항공용 레이더 시스템에서 많이 사용되고 있다. 일반적으로, 모노펄스 시스템에서 표적의 위치는 방위각 정보로 나타낸다. 시스템의 안테나 지향각 정보에 오차가 없다고 가정 한다면, RF 신호 관점에서 표적의 방위각 정확도는 시스템 내 합채널과 차채널 수신신호 사이의 위상 불균형 정도에 의하여 결정될 수 있다. 이러한 위상 불균형은 시스템의 모노펄스 기울기를 변화시켜 방위각 오차를 유발하게 된다. 즉, 표적의 방위각 정보에 대한 정확도를 향상시키기 위해서는 채널 간 수신신호의 위상교정을 하여야 한다.The monopulse radar system is a generalized system for the detection of terrestrial moving targets. Of the various antenna structures that can be used in this system, the waveguide slot array 2-channel antenna structure is physically robust and is widely used in aeronautical radar systems because of its high output transmission capability. Generally, the position of a target in a monopulse system is represented by azimuth information. Assuming there is no error in the antenna orientation information of the system, the azimuth accuracy of the target in terms of the RF signal can be determined by the degree of phase imbalance between the sum channel and the secondary channel receive signals in the system. This phase imbalance causes the azimuthal error by varying the monopulse gradient of the system. That is, to improve the accuracy of the azimuth information of the target, the phase correction of the received signal between channels should be performed.
통상적인 안테나 하이브리드 모노펄스 레이더 시스템은, 안테나, 하이브리드, 그리고 RF 송수신기로 세분화하여 채널간 수신신호의 위상교정을 수행할 수 있다. RF 송수신기는 능수동 소자들이 결합되어 있어 위상교정의 절차가 복잡할 수 있지만, 설계에 따라 루프백(Loop-back) 신호를 송수신하여 실시간으로 위상교정을 할 수 있다.Conventional antenna hybrid monopulse radar systems can be subdivided into antennas, hybrids, and RF transceivers to perform phase calibration of interchannel receive signals. The RF transceiver has a complex combination of passive components that can complicate the phase calibration procedure, but it can perform phase correction in real time by transmitting and receiving a loop-back signal depending on the design.
반면에, 안테나와 하이브리드는 수신경로의 물리적 길이 차이에 의해 채널 간 수신신호의 위상 불균형이 발생한다. 대부분의 경우 위상 불균형 해소를 위하여 안테나와 하이브리드 사이의 경로 보상값을 추출하고, 신호처리 시 보상하여 이상적인 모노펄스 기울기(합채널 신호와 차채널 신호의 비(ratio))로부터 표적의 방위각 정보를 추출한다. 다만, 경로 보상값을 추출하기 위한 시험 및 분석에 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. On the other hand, the phase unbalance of the received signals between the channels occurs due to the physical length difference between the antenna and the hybrid. In most cases, the path compensation value between the antenna and the hybrid is extracted to compensate for the phase imbalance, and the azimuth information of the target is extracted from the ideal monopulse gradient (ratio of the sum channel signal and the difference channel signal) do. However, there is a drawback in that it takes a lot of time and cost to test and analyze to extract the path compensation value.
본 발명은 일 실시예에 따른 항공용 안테나 하이브리드 모노펄스 레이더 시스템에서 안테나와 하이브리드의 채널 간 수신신호의 위상 불균형을 실용적으로 보상할 수 있는 모노펄스 레이더 신호를 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a target azimuth information compensation system and method based on a monopulse radar signal capable of practically compensating for a phase imbalance between received signals of an antenna and a hybrid in an airborne antenna hybrid monopulse radar system according to an embodiment And to provide the above objects.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 레이더 신호를 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상시스템은, 다중 채널 신호를 수신하는 모노펄스 레이더 안테나, 상기 모노펄스 레이더 안테나로 수신된 다중 채널 신호를 이용하여 합채널 신호 및 차채널 신호를 생성하는 하이브리드 결합부 및 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출하고, 산출된 상기 제1 보상 계수, 상기 제2 보상 계수 및 상기 하이브리드 결합부로부터 생성된 합채널 신호 및 차채널 신호를 고려하여 상기 표적의 방위각 정보를 보상하는 신호처리부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for compensating a target azimuth angle information based on a monopulse radar signal, comprising: a monopulse radar antenna for receiving a multi-channel signal; A hybrid combining unit for generating a sum channel signal and a difference channel signal using a signal and a first compensation coefficient and a second compensation coefficient for compensating azimuth information of a target to be tracked, And a signal processor for compensating the azimuth information of the target in consideration of the second compensation coefficient and the sum channel signal and the difference channel signal generated from the hybrid combining unit.
또한, 상기 신호처리부는, 상기 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출한 시점 이후, 상기 하이브리드 결합부로부터 생성된 합채널 신호 및 차채널 신호를 이용하여, 상기 합채널 신호와 차채널 신호의 비(ratio)로 정의되는 모노펄스 기울기를 산출할 수 있다.The signal processor may further include a summing unit configured to multiply the sum channel signal and the difference channel signal by using the sum channel signal and the difference channel signal generated from the hybrid combining unit after the calculation of the first compensation coefficient and the second compensation coefficient, A monopulse slope defined by a ratio can be calculated.
또한, 상기 신호처리부는, 상기 제1 보상 계수, 상기 제2 보상 계수 및 상기 산출된 모노펄스 기울기를 이용하여 상기 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상할 수 있다. Also, the signal processing unit may compensate the azimuth information of the target to be tracked using the first compensation coefficient, the second compensation coefficient, and the calculated monopulse slope.
또한, 상기 신호처리부는, 최소자승법(method of least squares)을 통해 상기 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출할 수 있다.In addition, the signal processing unit may calculate the first compensation coefficient and the second compensation coefficient through a method of least squares.
또한, 상기 제1 보상 계수는 상기 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 보상 기울기와 관련된 보상 계수이고, 상기 제2 보상 계수는 상기 합채널 신호 및 차채널 신호의 차이에 따른 위상각과 관련된 보상 계수일 수 있다.The first compensation coefficient may be a compensation coefficient related to a compensation slope for compensating the azimuth information of the target, and the second compensation coefficient may be a compensation coefficient related to a phase angle corresponding to a difference between the sum channel signal and the difference channel signal. have.
또한, 상기 신호처리부는, 상기 모노펄스 기울기와 표적의 방위각 정보와의 관계를 임의로 나타내는 보상 계수들을 설정함에 따라 임의의 함수 그래프를 생성하고, 미리 저장된 가상의 표적의 방위각 정보와 상기 생성된 임의의 함수 그래프와의 거리를 고려하여, 상기 표적의 방위각 정보와 상기 임의의 함수 그래프와의 거리를 최소화할 수 있는 상기 제1 보상 계수 및 상기 제2 보상 계수를 산출할 수 있다.The signal processing unit may generate an arbitrary function graph by setting compensation coefficients that arbitrarily indicate the relationship between the monopulse gradient and the azimuth information of the target, and generate azimuth information of the previously stored virtual target, The first compensation coefficient and the second compensation coefficient capable of minimizing the distance between the azimuth information of the target and the arbitrary function graph can be calculated in consideration of the distance to the function graph.
또한, 상기 하이브리드 결합부는 상기 합채널 신호와 차채널 신호 사이의 위상차가 180도가 되도록 상기 합채널 신호 및 차채널 신호를 생성할 수 있다.The hybrid combining unit may generate the sum channel signal and the difference channel signal so that the phase difference between the sum channel signal and the difference channel signal is 180 degrees.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모노펄스 레이더 시스템을 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상방법은, 신호처리부가 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출하는 단계, 모노펄스 레이더 안테나가 다중 채널 신호를 수신하는 단계, 하이브리드 결합부가 상기 모노펄스 레이더 안테나로 수신된 다중 채널 신호를 이용하여 합채널 신호 및 차채널 신호를 생성하는 단계 및 상기 신호처리부가 상기 제1 보상 계수, 상기 제2 보상 계수 및 상기 하이브리드 결합부로부터 생성된 합채널 신호 및 차채널 신호를 고려하여 상기 표적의 방위각 정보를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for compensating target azimuth information based on a monopulse radar system, the method including: a first compensation coefficient for compensating azimuth information of a target to be tracked by a signal processing unit; Calculating a second compensation coefficient, receiving a multi-channel signal by the monopulse radar antenna, and generating a sum channel signal and a difference channel signal using the multi-channel signal received by the hybrid combiner with the monopulse radar antenna And compensating the azimuth information of the target by the signal processing unit in consideration of the first compensation coefficient, the second compensation coefficient, and the sum channel signal and the difference channel signal generated from the hybrid combining unit.
또한, 상기 표적의 방위각 정보를 보상하는 단계는, 상기 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출한 시점 이후, 상기 하이브리드 결합부로부터 생성된 합채널 신호 및 차채널 신호를 이용하여, 상기 합채널 신호와 차채널 신호의 비(ratio)로 정의되는 모노펄스 기울기를 산출할 수 있다.Also, the step of compensating the azimuth information of the target may include calculating, using the sum channel signal and the difference channel signal generated from the hybrid combining unit, A monopulse slope defined by a ratio of a signal to a difference channel signal can be calculated.
또한, 상기 표적의 방위각 정보를 보상하는 단계는, 상기 제1 보상 계수, 상기 제2 보상 계수 및 상기 산출된 모노펄스 기울기를 이용하여 상기 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상할 수 있다. In addition, the step of compensating the azimuth information of the target may compensate the azimuth information of the target to be tracked using the first compensation coefficient, the second compensation coefficient, and the calculated monopulse slope.
또한, 상기 제1 보상 계수는 상기 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 보상 기울기와 관련된 보상 계수이고, 상기 제2 보상 계수는 상기 합채널 신호 및 차채널 신호의 차이에 따른 위상각과 관련된 보상 계수일 수 있다.The first compensation coefficient may be a compensation coefficient related to a compensation slope for compensating the azimuth information of the target, and the second compensation coefficient may be a compensation coefficient related to a phase angle corresponding to a difference between the sum channel signal and the difference channel signal. have.
또한, 상기 신호처리부는 최소자승법(method of least squares)을 통해 상기 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출할 수 있다.Also, the signal processing unit may calculate the first compensation coefficient and the second compensation coefficient through a method of least squares.
또한, 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 모노펄스 레이더 시스템을 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상방법이 컴퓨터에서 수행하기 위한 컴퓨터에서 판독 가능한 프로그램이 기록된 저장 매체를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for compensating target azimuth information based on a monopulse radar system of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 표적 방위각 정보 보상 시스템 및 방법은, 종래에 이용되어 왔던 안테나와 하이브리드의 수신경로의 물리적 길이 차이에 의해 발생하는 채널 간 수신신호의 위상 불균형으로 표적의 방위각 오차를 보상하는 방법보다 처리 절차를 간소화할 수 있는 장점이 있다.The target azimuth information compensation system and method according to the embodiment of the present invention compensates for the azimuth error of the target by the phase imbalance of the interchannel reception signal generated by the physical length difference between the reception path of the antenna and the hybrid which has been conventionally used There is an advantage that the processing procedure can be simplified more than the method.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 방위각 정보 보상시스템의 RF 경로에 대한 블록 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도2는 모노펄스 레이더 안테나와 하이브리드 결합부까지의 물리적 길이 차이에 따라 오차가 발생하는 모노펄스 기울기에 대하여 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도3은 모노펄스 레이더 안테나와 하이브리드 결합부까지의 물리적 길이 차이에 따라 오차가 발생하는 모노펄스 기울기에 대하여 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 채널 간 물리적 길이 차이에 의하여 합과 차채널 수신신호 사이에 위상 불균형이 발생하게 되는 것을 설명하기 위해 도시한 참고도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 방위각 정보를 보상하기 전후를 비교하기 위해 도시한 참고도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 레이더 시스템을 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 흐름도이다.FIG. 1 is a block diagram of an RF path of a target azimuth information compensation system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating a monopulse slope in which an error occurs according to a physical length difference between a monopulse radar antenna and a hybrid coupling portion.
3 is a view illustrating a monopulse slope in which an error occurs due to a physical length difference between a monopulse radar antenna and a hybrid coupling portion.
FIG. 4 is a reference diagram illustrating a phase imbalance between a sum and a difference channel received signal due to a physical length difference between multiple channels according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
5 is a block diagram schematically showing a configuration of a signal processing unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a reference diagram for comparing before and after compensation of target azimuth information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of compensating target azimuth information based on a monopulse radar system according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록"등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
지상 이동표적의 탐지를 위하여 모노펄스 레이더 시스템은 일반화된 시스템이다. 이 시스템에 사용될 수 있는 다양한 안테나 구조들 중에서 도파관 슬롯 배열 2채널 안테나 구조는 물리적으로 견고성이 뛰어나고 고출력 송신이 가능하여 항공용 레이더 시스템에서 많이 사용되고 있다. 일반적으로, 모노펄스 시스템에서 표적의 위치는 방위각 정보로 나타낸다. 여기서 표적의 방위각 정보는, 안테나에서 방사한 모노펄스 신호가 표적에 반사되어 수신됨에 따라 수신된 다중 채널의 펄스신호를 기반으로 생성되는 다중 채널 신호의 크기로 표적을 탐지 및 식별할 수 있으며, 여기서 신호의 크기는 전압이나 전력의 크기일 수 있다. 수신된 다중 채널 신호의 크기가 소정의 임계값 이상인 경우, 해당 신호가 표적에 반사된 신호인 것으로 판단하여, 안테나가 지향하고 있는 방향을 기준으로 해당 펄스신호의 방위각을 계산함으로써 표적의 방위각 정보를 획득할 수 있다. 이와 같이 전압 또는 전력으로 나타나는 다중 채널 신호(펄스신호)를 영상처리하게 되면 점(point)들로 표현될 수 있고, 이 점은 픽셀(pixel)로 표현될 수 있다.The monopulse radar system is a generalized system for the detection of terrestrial moving targets. Of the various antenna structures that can be used in this system, the waveguide slot array 2-channel antenna structure is physically robust and is widely used in aeronautical radar systems because of its high output transmission capability. Generally, the position of a target in a monopulse system is represented by azimuth information. Here, the azimuth information of the target can be detected and identified by the magnitude of the multi-channel signal generated based on the received multi-channel pulse signal as the monopulse signal emitted from the antenna is reflected and received on the target, The magnitude of the signal may be the magnitude of the voltage or power. When the magnitude of the received multi-channel signal is greater than or equal to a predetermined threshold value, it is determined that the signal is a signal reflected on the target, and the azimuth angle of the corresponding pulse signal is calculated based on the direction in which the antenna is oriented, Can be obtained. When a multi-channel signal (pulse signal) appearing as a voltage or a power is imaged as described above, it can be represented by points, and this point can be represented by a pixel.
시스템의 안테나 지향각 정보에 오차가 없다고 가정 한다면, RF 신호 관점에서 표적의 방위각 정확도는 시스템 내 합채널과 차채널 수신신호 사이의 위상 불균형 정도에 의하여 결정될 수 있다. 이러한 위상 불균형은 시스템의 모노펄스 기울기를 변화시켜 방위각 오차를 유발하게 된다. 즉, 표적의 방위각 정보에 대한 정확도를 향상시키기 위해서는 채널 간 수신신호의 위상교정을 하여야 한다.Assuming there is no error in the antenna orientation information of the system, the azimuth accuracy of the target in terms of the RF signal can be determined by the degree of phase imbalance between the sum channel and the secondary channel receive signals in the system. This phase imbalance causes the azimuthal error by varying the monopulse gradient of the system. That is, to improve the accuracy of the azimuth information of the target, the phase correction of the received signal between channels should be performed.
통상적인 안테나 하이브리드 모노펄스 레이더 시스템은, 안테나, 하이브리드, 그리고 RF 송수신기로 세분화하여 채널간 수신신호의 위상교정을 수행할 수 있다. RF 송수신기는 능수동 소자들이 결합되어 있어 위상교정의 절차가 복잡할 수 있지만, 설계에 따라 루프백(Loop-back) 신호를 송수신하여 실시간으로 위상교정을 할 수 있다.Conventional antenna hybrid monopulse radar systems can be subdivided into antennas, hybrids, and RF transceivers to perform phase calibration of interchannel receive signals. The RF transceiver has a complex combination of passive components that can complicate the phase calibration procedure, but it can perform phase correction in real time by transmitting and receiving a loop-back signal depending on the design.
반면에, 안테나와 하이브리드는 수신경로의 물리적 길이 차이에 의해 채널 간 수신신호의 위상 불균형이 발생한다. 대부분의 경우 위상 불균형 해소를 위하여 안테나와 하이브리드 사이의 경로 보상값을 추출하고, 신호처리 시 보상하여 이상적인 모노펄스 기울기(합채널 신호와 차채널 신호의 비(ratio), 오차각)로부터 표적의 방위각 정보를 추출한다. 다만, 경로 보상값을 추출하기 위한 시험 및 분석에 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. On the other hand, the phase unbalance of the received signals between the channels occurs due to the physical length difference between the antenna and the hybrid. In most cases, the path compensation value between the antenna and the hybrid is extracted to compensate for the phase imbalance, and compensated during the signal processing to obtain the ideal monopulse gradient (ratio of sum channel signal to differential channel signal, error angle) Information is extracted. However, there is a drawback in that it takes a lot of time and cost to test and analyze to extract the path compensation value.
이하에서는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 항공용 안테나 하이브리드 모노펄스 레이더 시스템에서 안테나와 하이브리드의 채널 간 수신신호의 위상 불균형을 실용적으로 보상할 수 있는 본 발명의 모노펄스 레이더 신호를 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상 시스템을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, in order to solve the conventional problems as described above, a monopulse radar system according to the present invention, which can practically compensate a phase imbalance between received signals of an antenna and a hybrid in an avionics hybrid monopulse radar system, The target azimuth information compensation system will be described in detail.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 방위각 정보 보상시스템의 RF 경로에 대한 블록 다이어그램을 나타낸 도면이다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표적 방위각 정보 보상시스템은, 모노펄스 레이더 안테나(110), 하이브리드 결합부(120), RF 송수신기(130) 및 신호처리기(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 신호처리기는 표적의 방위각 정보를 보상하는 보상부로서 구현될 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 신호처리기는 표적의 방위각 정보를 보상한다.FIG. 1 is a block diagram of an RF path of a target azimuth information compensation system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a target azimuth information compensation system according to an embodiment of the present invention includes a monopulse radar antenna 110, a hybrid combining unit 120, an
본 발명의 실시예에 따른 모노펄스 레이더 안테나(110)는 다중 채널을 수신한다. 보다 구체적으로는, 모노펄스 레이더 안테나(110)는 매우 근접한 다중 빔을 동시에 방사 및 송신함으로써 방사된 다중 빔이 반사되어 돌아오는 다중 채널 신호를 수신할 수 있다. 본 명세서에서는, 모노펄스 레이더 안테나가 방사하는 다중 빔의 수는 2개로 예시하여 설명하지만, 이는 일 예시일 뿐, 다중 빔의 수에는 특별한 제한은 없다.The monopulse radar antenna 110 according to the embodiment of the present invention receives multiple channels. More specifically, the monopulse radar antenna 110 can receive multi-channel signals that are reflected and returned by multiple beams emitted by simultaneously emitting and transmitting multiple beams in close proximity. In this specification, the number of the multiple beams emitted by the monopulse radar antenna is illustrated by way of example, but this is merely an example, and the number of the multiple beams is not particularly limited.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 결합부(120)는 모노펄스 레이더 안테나(110)로 수신된 다중 채널 신호를 이용하여 합채널 신호 및 차채널 신호를 생성한다. 즉, 보다 상세하게는, 하이브리드 결합부(120)는 모노펄스 레이더 안테나(110)로부터 수신된 제1 채널 신호(Ch. 1)와 제2 채널 신호(Ch. 2)를 합성함으로써, 합채널과 차채널 신호를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 결합부(120)는 합채널 신호와 차채널 신호 사이의 위상차가 180도가 되도록 설계된 부품을 사용할 수 있다.The hybrid coupler 120 according to an embodiment of the present invention generates a sum channel signal and a difference channel signal using the multi-channel signal received by the monopulse radar antenna 110. More specifically, the hybrid combining unit 120 combines the first channel signal (Ch. 1) and the second channel signal (Ch. 2) received from the monopulse radar antenna (110) A difference channel signal can be generated. The hybrid coupler 120 according to an exemplary embodiment of the present invention may use a component designed to have a phase difference of 180 degrees between the sum channel signal and the difference channel signal.
여기서, 예컨대 모노펄스 레이더 안테나(110)와 하이브리드 결합부(120)에서 물리적 경로차이에 의한 채널 간 수신신호의 위상 불균형이 존재하지 않는다면 하이브리드 결합부(120)의 출력단(도1의 빨간색 점선 박스)에서의 합채널과 차채널 수신신호 사이의 위상차는 0도가 된다.Here, if there is no phase imbalance between the channel-to-channel received signals due to the physical path difference in the monopulse radar antenna 110 and the hybrid coupler 120, the output stage (the red dotted box in FIG. 1) of the hybrid coupler 120, The phase difference between the sum channel and the difference channel received signal becomes 0 degree.
또한, 본 발명의 RF 송수신기(130)는 합채널 및 차채널 신호를 신호처리기(140)로 전달할 수 있다. 이때, RF 송수신기(130)는 위에서 설명한 바와 같이 능수동 소자들이 결합되어 있어 위상교정의 절차가 복잡할 수 있지만, 본 발명에서의 RF 송수신기(130)는 자체 루프백 신호를 송수신함으로써 실시간으로 위상교정을 정확히 수행할 수 있도록 설계하였다. In addition, the
일반적인 모노펄스 레이더 신호를 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상시스템은 모노펄스 레이더 안테나와 하이브리드 결합부에 따른 빔 성능검증을 위해 무 방향성 챔버(chamber) 시험시설에서 근접전계(near-field) 시험을 수행한다. 측정결과는 원전계(far-field) 패턴으로 변환하여 합과 차채널 수신신호의 빔 패턴을 획득한다. A target azimuth information compensation system based on a general monopulse radar signal performs a near-field test in a non-directional chamber testing facility for beam performance verification with a monopulse radar antenna and hybrid coupling . The measurement result is transformed into a far-field pattern to obtain a beam pattern of sum and difference channel received signals.
도2 내지 도3은 안테나와 하이브리드까지의 물리적 길이 차이에 따라 오차가 발생하는 모노펄스 기울기에 대하여 설명하기 위해 도시한 도면이다. 보다 자세하게는, 도2는 일 실시예에 따른 표적 방위각 정보 보상시스템의 근접전계 시험 결과를 나타내는 그래프이고, 도3은 일 실시예에 따른 표적 방위각 정보 보상시스템의 근접전계 시험 결과에 따른 합채널 및 차채널을 이용하여 모노펄스 기울기를 추출한 결과를 나타내는 그래프이다.FIGS. 2 to 3 are diagrams for explaining a monopulse slope in which an error occurs due to a physical length difference between an antenna and a hybrid. FIG. 2 is a graph showing a result of a near field test of the target azimuth information compensation system according to an embodiment. FIG. 3 is a graph showing a result of a near field test of the target azimuth information compensation system according to an embodiment, A graph showing the result of extracting a monopulse gradient using a difference channel.
도2를 참고하면, 합채널 신호 및 차채널 신호의 빔패턴(수신이득)이 안정적으로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 도3과 같이, 합채널 신호와 차채널 신호로부터 모노펄스 기울기를 추출한 결과, 시스템 설계상의 이상적인 모노펄스 기울기(안테나 3dB 빔폭 내)와 차이가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 모노펄스 레이더 안테나(110)에서 하이브리드 결합부(120)까지의 채널 간 물리적 길이 차이에 의하여 합과 차채널 수신신호 사이에 위상 불균형이 존재하기 때문에 발생하게 되는 것이다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the beam pattern (reception gain) of the sum channel signal and the difference channel signal is stably formed. However, as shown in FIG. 3, the monopulse gradient extracted from the sum channel signal and the difference channel signal is different from the ideal monopulse gradient (within the
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 신호처리기(140)는 하이브리드 결합부(120)로부터 생성된 합채널 및 차채널 신호를 이용하여, 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 추출하는 신호 처리를 수행한다. In order to solve the above-mentioned problems, the
여기서, 도4에 도시된 바와 같이, 채널 간 물리적 경로 차이에 의한 위상 불균형은 다른 위상 불균형을 유발하는 인자(예를 들어, 온도, 습도, 전력 차)와는 달리 고정적으로 동일한 위상 불균형을 유발하는 인자이기 때문에, 근접전계에서 측정된 모노펄스 기울기가 비록 이상적인 값과 차이(도3 참고)가 나더라도 이로부터 모노펄스 레이더 안테나 기준방향(bore-sight) 대비 표적의 상대적 방위각 정보(
모노펄스 기법은 동일한 안테나로부터 주어지는 매우 근접한 다중 빔을 동시에 발생시키고 처리하는 기법이다. 이러한 기법은 안테나 축으로부터 대칭적으로 벗어난 두 개의 중복 빔을 이용할 수 있는데 도2에 도시된 바와 같이, 만약 두 빔이 함께 더해지면, 합의 빔으로서 공통적으로 주어지는 축 상에서 빔이 형성된다. 만일 두 빔이 빼진다면 최종 패턴은 축의 한쪽에서는 정(+)의 로브(lobe)와 다른 한쪽에는 음(-)의 로브(즉, 180도의 위상차를 갖는) 그리고 축 상에서는 null을 갖게 된다. 이러한 빔은 차(difference) 혹은 델타(delta) 빔이라 할 수 있다. 레이더 시스템의 추적 능력을 개선시키기 위해서 모노펄스 레이더 안테나는 합 빔과 차 빔의 출력을 비교하여 합 빔의 중앙으로부터 표적의 변위(displacement)에 비례하는 신호를 발생시킬 수 있다. 모노펄스 오차 신호는 안테나 중심축에 대한 표적 각도와 표적 신호가 중심의 어느쪽으로 들어오는지에 따라서 거의 0도 혹은 180도로 설계되는 합과 차 빔의 출력사이의 위상각의 함수로 주어지게 된다.The monopulse technique is a technique for simultaneously generating and processing very close multiple beams given from the same antenna. This technique can use two overlapping beams that are symmetrically offset from the antenna axis, as shown in FIG. 2, if the two beams are added together, a beam is formed on an axis commonly given as a summing beam. If the two beams are subtracted, the final pattern will have a positive lobe on one side of the axis and a negative lobe on the other side (ie, with a phase difference of 180 degrees) and null on the axis. This beam can be called a difference or a delta beam. In order to improve the tracking capability of the radar system, a monopulse radar antenna can generate a signal proportional to the displacement of the target from the center of the sum beam by comparing the outputs of the sum and secondary beams. The monopulse error signal is given as a function of the phase angle between the sum and the output of the secondary beam, which is designed to be approximately 0 or 180 degrees, depending on the target angle to the antenna center axis and the center of the target signal.
참고적으로, 표적의 위치는 안테나가 지향방향(bore-sight)인 기준 방위각과 기준 고각방향으로 빔을 송신해서 표적까지의 직선을 따라 거리를 측정하기 때문에 보통 구좌표계에서 표적 위치를 측정한다. 추적하고자 하는 표적을 공간적 넓이를 갖는 산란체인 점표적으로 나타내는 경우, 안테나로부터 특정 거리만큼 떨어진 거리에 위치하고 단위 RCS(반사면적, radar cross section)를 갖는 점표적의 거리는, 구현되는 시스템의 거리 분해능(range resolution)에 따라 정의될 수 있다. 예를 들어, 탐색 기능에서는 표적의 물리적인 크기 정도나 더 큰 상대적으로 낮은 거리 분해능이 적용될 수 있다. 대조적으로, 표적 인식(즉, 분류나 확인)을 위해서는 표적에 따라 위치한 개별적 산란 중심을 구분하기 위해 충분한 분해능이 요구된다. 가까이 위치하고 있는 표적을 구분하기 위한 레이더 능력은 수신 신호 파형의 주엽 응답의 모양과 폭에 의해 결정될 수 있지만, 본 발명에서는 보다 정확한 표적의 방위각을 추출하기 위한 것이므로, 표적의 위치를 정의하는 것에 대한 설명은 여기서는 생략하도록 한다.For reference, the position of the target is usually measured in the spherical coordinate system since the antenna measures the distance along the straight line to the target by transmitting the beam in the direction of the reference azimuth and the reference elevation angle, which is the bore-sight. If the target to be tracked is represented as a scattering chain point with a spatial extent, the distance of the point target with a unit RCS (reflection area, radar cross section), which is located a certain distance from the antenna, range resolution. For example, the search function can be applied to the physical size of the target, or to a larger, relatively low range resolution. In contrast, sufficient resolution is required to distinguish the individual scatter centers located along the target for target recognition (i.e., classification or identification). Although the radar capability for identifying a nearby target may be determined by the shape and width of the main lobe response of the received signal waveform, the present invention is directed to extracting a more accurate azimuth of the target, Are omitted here.
본 발명의 신호처리기(140)는 상기 합채널 및 차채널 신호를 처리함에 따라 표적의 방위각 정보를 추출한다. 이때, 신호처리부(140)는 본 발명의 표적 방위각 정보 보상 시스템에 따른 모노펄스 레이더 안테나(110)에서 하이브리드 결합부(120)까지 채널간 물리적 길이 차이에 의하여 합채널 및 차채널 수신신호 사이에 발생하는 위상 불균형에 따라 추출되는 표적 방위각 오차를 보정하는 보정부로 구현될 수도 있다.The
본 발명의 실시예에 따른 신호처리부(140)는 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출하고, 상기 산출된 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 고려하여 표적의 방위각 정보를 보상하는데 이용할 수 있다. The
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리부(140)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 신호처리부(140)는 보상계수 산출부(141), 모노펄스 기울기 산출부(142) 및 표적 방위각 계산부(143)를 더 포함할 수 있다.5 is a block diagram schematically showing a configuration of a
본 발명의 실시예에 따른 보상계수 산출부(141)는 근접전계 시험을 통해, 최소자승법(method of least squares)을 이용하여 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 보상 계수들을 산출한다. 보다 상세하게는, 본 발명의 보상계수 산출부(141)는 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출할 수 있는데, 여기서, 제1 보상 계수는 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 보상 기울기와 관련된 보상 계수이고, 제2 보상 계수는 합채널 신호 및 차채널 신호의 차이에 따른 위상각과 관련된 보상 계수이다. 제1 보상 계수와 제2 보상 계수는 모두 상수값이다.The
일 실시예에 따른 보상계수 산출 방법은, 보상계수 산출부(141)가 모노펄스 기울기와 표적의 방위각 정보와의 관계로서 임의의 곡선 또는 직선 그래프와 같은 함수 그래프를 설정한다. 예를 들어, 곡선 그래프로 설정하였다고 가정하면, 미리 저장한 가상의 표적 방위각 정보에 대한 함수 그래프 상의 점으로 표현될 수 있는 데이터들과 상기 설정된 곡선 그래프와의 거리를 최소화할 수 있는 보상 기울기에 대한 제1 보상계수(a)와 합채널 신호 및 차채널 신호의 차이에 따른 위상각에 대한 제2 보상계수(b)(y절편)를 산출할 수 있다.In the compensation coefficient calculation method according to the embodiment, the compensation
그 후에, 본 발명의 모노펄스 기울기 산출부(142)는 근접전계 시험장에서 획득되는 것이 아닌, 실제 항공에서 비행 중 실제 측정된, 즉, 모노펄스 레이더 안테나(110) 및 하이브리드 결합부(120)로부터 생성되는 합채널 신호 및 차채널 신호를 이용하여, 합(∑)채널 신호와 차(Δ)채널 신호의 비(ratio)로 정의되는 모노펄스 기울기(오차각)를 산출한다.Thereafter, the
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 표적 방위각 계산부(143)는 근접전계 시험을 통해 상기 보상계수 산출부(141)로부터 산출된 제1 및 제2 보상 계수와 실제 비행 중 상기 모노펄스 기울기 산출부(142)로부터 산출된 모노펄스 기울기를 고려하여, 추적하고자 하는 표적의 보다 정확한 방위각 정보를 계산할 수 있다. 일 실시예에 따른 표적 방위각 정보 계산 방법은 아래 <수학식1>과 같다.Accordingly, the target azimuth
여기서, Δmeasured는 실제 비행 중 하이브리드 결합부로부터 생성된 차채널이고, ∑measured는 실제 비행 중 하이브리드 결합부로부터 생성된 합채널이며, Δmeasured/∑measured는 실제 비행 중 모노펄스 기울기 산출부로부터 산출된 모노펄스 기울기이고, a는 제1 보상 계수이고, b는 제2 보상 계수이며, 
본 발명의 상술한 바와 같은 본 발명의 모노펄스 기반으로 표적의 방위각 정보를 보상하는 표적 방위각 정보 보상시스템을 이용하여 상술한 바와 같이 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 추출하게 되면, 종래에 안테나와 하이브리드의 수신경로의 물리적 길이 차이에 의해 발생하는 채널 간 수신신호의 위상 불균형으로 표적의 방위각 오차를 보상하는데 있어 보다 처리 절차를 간소화할 수 있는 장점이 있다. If the azimuth information of the target to be tracked is extracted as described above by using the target azimuth information compensation system for compensating the azimuth information of the target based on the monopulse based on the present invention as described above, There is an advantage that the processing procedure can be simplified in compensating the azimuth error of the target due to the phase imbalance of the inter-channel received signal caused by the physical length difference of the reception path of the received signal.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 방위각 정보를 보상하기 전후를 비교하기 위해 도시한 참고도이다. 도6의 (a)는 모노펄스 레이더 안테나와 하이브리드 결합부의 물리적 길이 차이에 의한 채널 간 수신신호의 위상 불균형을 보상하지 않고 획득한 결과이다. 오차가 가장 클 때 획득된 표적의 방위각 정보와 실제 방위각 정보의 차이는 약 0.2457도이다. 또한, 탐지된 이동표적 각각의 위치가 균일하지 않고 불규칙적으로 차이를 보였다. 반면에, 도6의 (b)는 본 발명의 표적 방위각 정보를 보상하는 방법을 이용하여 채널 간 수신신호의 위상 불균형을 보상한 결과를 나타낸다. 보상 전과는 달리 탐지된 이동표적 각각의 위치가 규칙적으로 정렬되어 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고 오차가 가장 클 때 획득된 표적의 방위각 정보와 실제 방위각 정보의 차이는 약 0.1147도이다. 6 is a reference diagram for comparing before and after compensation of target azimuth information according to an embodiment of the present invention. 6A is a result obtained without compensating for the phase imbalance of the interchannel reception signal due to the physical length difference between the monopulse radar antenna and the hybrid coupling portion. The difference between the azimuth information and the actual azimuth information of the acquired target when the error is largest is about 0.2457 degrees. Also, the position of each detected moving target was not uniform and irregularly different. On the other hand, FIG. 6 (b) shows the result of compensating for the phase imbalance of the inter-channel received signal by using the method of compensating the target azimuth information of the present invention. It can be confirmed that the position of each of the detected moving targets is regularly arranged, unlike before compensation. And the difference between the azimuth information and the actual azimuth information of the acquired target when the error is largest is about 0.1147 degrees.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 레이더 시스템을 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 흐름도이다. 본 발명의 실시?? 따른 모노펄스 레이더 시스템을 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상방법은, 표적의 방위각 정보를 보상하기 위하여, 먼저 근접전계 시험 설비 시설에서 근접전계 시험을 통해 먼저 표적 방위각 정보를 보상하기 위한 보상계수들을 산출하고, 그 후에 실제 비행을 하면서 모노펄스 기울기를 산출함에 따라, 보상된 표적의 방위각 정보를 계산하게 된다. 도7에서는 S710 단계부터 S740 단계까지가 근접전계 시험을 기반으로 하는 단계이고, S750 단계부터 S780 단계까지가 실제 비행 중에 동작되는 단계이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of compensating target azimuth information based on a monopulse radar system according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. Implementation of the present invention ?? The target azimuth information compensation method based on the monopulse radar system according to the present invention calculates compensating coefficients for compensating the target azimuth information first through the near field test at the near field test facility in order to compensate the azimuth information of the target , And then calculates the azimuthal information of the compensated target by calculating the monopulse slope during actual flight. In FIG. 7, steps S710 to S740 are based on the near field test, and steps S750 to S780 are performed during actual flight.
S710 단계에서 본 발명의 신호처리부(140)는 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 제1 보상계수 및 제2 보상계수를 최소자승법을 이용하여 1차 피팅(fitting)함에 따라 산출한다.In step S710, the
그 후에, S720 단계에서 본 발명의 실시예에 따른 모노펄스 레이더 시스템의 모노펄스 레이더 안테나가 실제 비행 중에 모노펄스 레이더 신호를 방사함에 따라, S730 단계에서 다중 채널 신호를 수신한다.Thereafter, in step S720, the monopulse radar antenna of the monopulse radar system according to the embodiment of the present invention emits a monopulse radar signal during the actual flight, and receives the multi-channel signal in step S730.
그리고, S740 단계에서 본 발명의 하이브리드 결합부(120)는 S730 단계에서 모노펄스 레이더 안테나(110)로 수신된 제1 채널 신호와 제2 채널 신호를 이용하여 합채널 신호 및 차채널 신호를 생성한다.In step S740, the hybrid combining unit 120 generates a sum channel signal and a difference channel signal using the first channel signal and the second channel signal received by the monopulse radar antenna 110 in step S730 .
그리고, S750 단계에서 신호처리부(140)는 실제 비행중 측정된 제1 채널 신호와 제2 채널 신호를 기반으로 생성된 합채널 및 차채널 신호를 이용하여 모노펄스 기울기를 산출한다.In step S750, the
이렇게, 제1 보상 계수, 제2 보상 계수 및 모노펄스 기울기가 모두 산출되고 나면, S760 단계에서 본 발명의 신호처리부(140)는 보상된 표적 방위각 정보를 계산할 수 있다. 여기서, 상기 보상된 표적 방위각 정보를 계산하는 방법은 위 <수학식1>을 통해 상세하게 설명한 바, 여기서는 생략하도록 한다.After all of the first compensation coefficient, the second compensation coefficient, and the monopulse gradient are calculated, the
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.It is to be understood that the present invention is not limited to these embodiments, and all elements constituting the embodiment of the present invention described above are described as being combined or operated in one operation. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. In addition, such a computer program may be stored in a computer readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., and read and executed by a computer to implement an embodiment of the present invention. As the recording medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, or the like can be included.
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
110: 모노펄스 레이더 안테나
120: 하이브리드 결합부
130: RF 송수신기
140: 신호처리기
141: 보상계수 산출부
142: 모노펄스 기울기 산출부
143: 표적 방위각 계산부110: Monopulse radar antenna
120: Hybrid coupling unit
130: RF transceiver
140: Signal processor
141: Compensation coefficient calculating section
142: monopulse gradient calculation unit
143: Target azimuth angle calculation unit
Claims (13)
상기 모노펄스 레이더 안테나로 수신된 다중 채널 신호를 이용하여 합채널 신호 및 차채널 신호를 생성하는 하이브리드 결합부; 및
추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 보상 계수를 산출하고, 산출된 상기 보상 계수 및 상기 하이브리드 결합부로부터 생성된 합채널 신호 및 차채널 신호를 고려하여 상기 모노펄스 레이더 안테나가 지향하고 있는 지향각을 기준으로 상기 표적까지의 차이각으로 정의할 수 있는 상기 표적의 방위각 정보를 보상하는 신호처리부;를 포함하고,
상기 신호처리부는, 근접전계(near-field) 시험 시설에서 상기 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 보상 기울기와 관련된 제1 보상 계수 및 상기 합채널 신호 및 차채널 신호의 차이에 따른 위상각과 관련된 제2 보상 계수를 포함하는 상기 보상 계수를 산출하고, 상기 보상 계수를 산출한 시점 이후, 실제 상공에서 비행 중에 상기 하이브리드 결합부로부터 생성된 합채널 신호 및 차채널 신호를 이용하여, 상기 합채널 신호와 차채널 신호의 비(ratio)로 정의되는 모노펄스 기울기를 산출하되,
상기 신호처리부는, 상기 모노펄스 기울기와 상기 표적의 방위각 정보와의 관계를 임의로 나타내는 상기 보상 계수들을 설정함에 따라 임의의 함수 그래프를 생성하고, 미리 저장된 가상 표적의 방위각 정보와 상기 생성된 임의의 함수 그래프와의 거리를 고려하여, 상기 표적의 방위각 정보와 상기 임의의 함수 그래프 상의 일 점과의 직선거리를 최소화할 수 있는 상기 제1 보상 계수 및 상기 제2 보상 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 모노펄스 레이더 신호를 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상시스템.A monopulse radar antenna for receiving multi-channel signals;
A hybrid combiner for generating a sum channel signal and a difference channel signal using the multi-channel signal received by the monopulse radar antenna; And
Calculating a compensation coefficient for compensating the azimuth information of the target to be tracked, and calculating a compensation coefficient for compensating the azimuth information of the target to be tracked, based on the calculated compensation coefficient and the sum channel signal and the difference channel signal generated from the hybrid combination unit, And a signal processing unit for compensating azimuth information of the target which can be defined as a difference angle up to the target on the basis of an angle,
Wherein the signal processing unit includes a first compensation coefficient associated with a compensation slope for compensating azimuth information of the target in a near-field testing facility, and a second compensation coefficient associated with a phase angle corresponding to a difference between the sum channel signal and the difference channel signal, Channel signal and a difference channel signal generated from the hybrid combining unit during flight in an actual sky after calculating the compensation coefficient, Calculating a monopulse slope defined by a ratio of channel signals,
Wherein the signal processing unit generates an arbitrary function graph by setting the compensation coefficients that arbitrarily indicate the relationship between the monopulse gradient and the azimuth information of the target and outputs the azimuth information of the previously stored virtual target and the generated arbitrary function Calculating the first compensation coefficient and the second compensation coefficient capable of minimizing a linear distance between the azimuth information of the target and a point on the arbitrary function graph in consideration of the distance to the graph, Target azimuth information compensation system based on pulse radar signal.
상기 신호처리부는, 상기 보상 계수 및 상기 산출된 모노펄스 기울기를 이용하여 상기 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상하는 것을 특징으로 하는 모노펄스 레이더 신호를 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상시스템.The method according to claim 1,
Wherein the signal processing unit compensates the azimuth information of the target to be tracked using the compensation coefficient and the calculated monopulse slope, based on the monopulse radar signal.
상기 신호처리부는, 최소자승법(method of least squares)을 통해 상기 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 모노펄스 레이더 신호를 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상시스템.The method according to claim 1,
Wherein the signal processing unit calculates the first compensation coefficient and the second compensation coefficient through a method of least squares, based on the monopulse radar signal.
상기 하이브리드 결합부는 상기 합채널 신호와 차채널 신호 사이의 위상차가 180도가 되도록 상기 합채널 신호 및 차채널 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 모노펄스 레이더 신호를 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상시스템.The method according to claim 1,
Wherein the hybrid combining unit generates the sum channel signal and the difference channel signal so that the phase difference between the sum channel signal and the difference channel signal is 180 degrees.
모노펄스 레이더 안테나가 다중 채널 신호를 수신하는 단계;
하이브리드 결합부가 상기 모노펄스 레이더 안테나로 수신된 다중 채널 신호를 이용하여 합채널 신호 및 차채널 신호를 생성하는 단계; 및
상기 신호처리부가 상기 보상 계수 및 상기 하이브리드 결합부로부터 생성된 합채널 신호 및 차채널 신호를 고려하여 상기 모노펄스 레이더 안테나가 지향하고 있는 지향각을 기준으로 상기 표적까지의 차이각으로 정의할 수 있는 상기 표적의 방위각 정보를 보상하는 단계;를 포함하되,
상기 표적의 방위각 정보를 보상하는 단계는, 근접전계(near-field) 시험 시설에서 상기 표적의 방위각 정보를 보상하기 위한 보상 기울기와 관련된 제1 보상 계수 및 상기 합채널 신호 및 차채널 신호의 차이에 따른 위상각과 관련된 제2 보상 계수를 포함하는 상기 보상 계수를 산출하는 단계; 및 상기 보상 계수를 산출한 시점 이후, 실제 상공에서 비행 중에 상기 하이브리드 결합부로부터 생성된 합채널 신호 및 차채널 신호를 이용하여, 상기 합채널 신호와 차채널 신호의 비(ratio)로 정의되는 모노펄스 기울기를 산출하는 단계;를 더 포함하고,
상기 보상 계수를 산출하는 단계는, 상기 모노펄스 기울기와 상기 표적의 방위각 정보와의 관계를 임의로 나타내는 상기 보상 계수들을 설정함에 따라 임의의 함수 그래프를 생성하고, 미리 저장된 가상 표적의 방위각 정보와 상기 생성된 임의의 함수 그래프와의 거리를 고려하여, 상기 표적의 방위각 정보와 상기 임의의 함수 그래프 상의 일 점과의 직선거리를 최소화할 수 있는 상기 제1 보상 계수 및 상기 제2 보상 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 모노펄스를 레이더 시스템을 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상방법.Calculating a compensation coefficient for compensating the azimuth information of the target to be tracked by the signal processing unit;
Receiving a multi-channel signal by a monopulse radar antenna;
Generating a sum channel signal and a difference channel signal using a multi-channel signal received by the hybrid combiner with the monopulse radar antenna; And
The signal processing unit may define the difference angle up to the target on the basis of the directivity angle of the monopulse radar antenna considering the compensation coefficient and the sum channel signal and the difference channel signal generated from the hybrid combining unit Compensating the azimuth information of the target,
Compensating the azimuth information of the target comprises calculating a first compensation coefficient associated with the compensation slope for compensating the azimuth information of the target in a near-field testing facility and a second compensation coefficient associated with the difference between the sum channel signal and the difference channel signal Calculating a compensation coefficient including a second compensation coefficient related to a phase angle according to the phase angle; And a control unit configured to determine a ratio of the sum channel signal and the difference channel signal using a sum channel signal and a difference channel signal generated from the hybrid combining unit during flight in an actual airspace after calculating the compensation coefficient, Further comprising: calculating a pulse slope,
Wherein the step of calculating the compensation coefficient includes generating an arbitrary function graph by setting the compensation coefficients that arbitrarily indicate a relationship between the monopulse gradient and the azimuth information of the target and generating azimuth information of the virtual target, Calculating the first compensation coefficient and the second compensation coefficient capable of minimizing a linear distance between the azimuth information of the target and a point on the arbitrary function graph in consideration of the distance from the arbitrary function graph A method for compensating target azimuth information based on a monopulse radar system.
상기 표적의 방위각 정보를 보상하는 단계는, 상기 보상 계수 및 상기 산출된 모노펄스 기울기를 이용하여 상기 추적하고자 하는 표적의 방위각 정보를 보상하는 것을 특징으로 하는 모노펄스 레이더 시스템을 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상방법.9. The method of claim 8,
Wherein the step of compensating the azimuth information of the target compensates the azimuth information of the target to be tracked using the compensation coefficient and the calculated monopulse slope. Compensation method.
상기 신호처리부는 최소자승법(method of least squares)을 통해 상기 제1 보상 계수 및 제2 보상 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 모노펄스 레이더 시스템을 기반으로 하는 표적 방위각 정보 보상방법.9. The method of claim 8,
Wherein the signal processing unit calculates the first compensation coefficient and the second compensation coefficient through a method of least squares.
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