KR101962398B1 - 레이더의 표적 정보 오차 보상 방법 및 장치 - Google Patents

레이더의 표적 정보 오차 보상 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은 안테나의 구동 장치에 설치된 자세 센서로부터 데이터를 획득하고 특정 방향을 기준으로 회전한 회전 각도를 산출하여, 안테나의 방위각마다 회전 각도를 매칭하고, 회전시 안테나의 무게 쏠림에 따른 표적 정보의 오차를 보상함으로써, 회전하는 안테나의 자세 변화로 인해 발생된 오차 바이어스를 제거할 수 있는 레이더 시스템을 제공한다.

Description

레이더의 표적 정보 오차 보상 방법 및 장치 {Method and Apparatus for Compensating Target Information Error of Radar}
본 발명이 속하는 기술 분야는 레이더 시스템에서 표적 정보의 오차를 정정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
레이더는 전자기파를 방사하고 표적으로부터 반사된 신호를 이용하여 표적을 탐지하는 장치이다. 레이더는 주기적으로 회전하면서 대상체를 탐지하며, 장거리를 탐지하는 레이더는 높은 출력과 수신 감도로 동작한다.
회전형 레이더의 안테나가 회전하는 과정에서 발생하는 다양한 요인은 안테나가 획득한 표적 정보의 정확도에 영향을 준다. 주된 요인으로 레이더가 설치된 지형에 따라 레이더의 자세(roll, pitch, yaw)가 변동한다. 항법 장치가 레이더의 중심에 장착되고, 레이더의 중심과 안테나의 중심 간의 물리적인 위치 정보를 이용하여 안테나의 자세를 산출하여 표적 정보를 보정하는 방법이 있다.
안테나가 회전시 안테나의 좌우 무게 차이로 인해 특정 방향으로 안테나가 쏠리는 현상이 발생할 경우, 안테나의 자세 변화에 따른 표적 정보에 오차가 발생하는데, 기존에 레이더 시스템에 설치된 항법 장치만으로는 회전하는 안테나의 자세 변화로 인해 발생된 오차 바이어스를 제거할 수 없는 문제가 있다.
한국등록특허공보 제10-1400125호 (2014.05.28.)
본 발명의 실시예들은 안테나의 구동 장치에 설치된 자세 센서로부터 데이터를 획득하고 특정 방향을 기준으로 회전한 회전 각도를 산출하여, 안테나의 방위각마다 회전 각도를 매칭하고, 회전시 안테나의 무게 쏠림에 따른 표적 정보의 오차를 보상함으로써, 회전하는 안테나의 자세 변화로 인해 발생된 오차 바이어스를 제거하는 데 발명의 주된 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 표적에 전자기파를 송신하고 반사된 전자기파를 수신하여, 상기 표적까지의 거리와 상기 표적과 이루는 고각을 산출하는 안테나; 상기 안테나에 연결되어 상기 안테나의 무게를 지지하며, 상기 안테나를 수평 방향으로 회전시키는 구동 장치; 상기 구동 장치에 설치되어 상기 구동 장치의 움직임에 따른 각속도와 가속도를 측정하는 자세 센서; 및 상기 안테나 및 상기 자세 센서에 연결되어 상기 표적까지의 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 기반으로 상기 표적의 좌표를 산출하고, 상기 각속도에 관한 데이터와 상기 가속도에 관한 데이터를 기반으로 상기 구동 장치에 대하여 기 설정된 제1축을 기준으로 회전한 제1 회전 각도 및 기 설정된 제2축을 기준으로 회전한 제2 회전 각도를 산출하고, 상기 안테나의 방위각마다 매칭한 상기 제1 회전 각도과 상기 제2 회전 각도를 참조하여 상기 안테나의 무게 쏠림에 따른 오차를 보상한 상기 표적의 좌표를 출력하는 표적 정보 보상 장치를 포함하는 레이더 시스템을 제공한다.
상기 표적 정보 보상 장치는 상기 자세 센서에 포함된 자이로 센서로부터 상기 각속도에 관한 데이터를 획득하고, 상기 각속도에 관한 데이터를 고정 좌표계에서 정의된 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도로 변환할 수 있다.
상기 표적 정보 보상 장치는 상기 자세 센서에 포함된 가속도 센서로부터 상기 가속도에 관한 데이터를 획득하고, 상기 가속도에 관한 데이터를 고정 좌표계에서 정의된 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도로 변환할 수 있다.
상기 표적 정보 보상 장치는 (i) 상기 각속도에 관한 데이터에 따른 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도 및 (ii) 상기 가속도에 관한 데이터에 따른 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도에 상보 필터링을 수행하여 대응하는 각도를 각각 융합할 수 있다.
상기 상보 필터링을 수행하여 대응하는 각도를 각각 융합하는 과정에서, 현재 시점의 융합 각도는 이전 시점의 융합 각도와 상기 각속도 센서의 각도를 합한 값에 제1 가중치를 곱하고, 상기 가속도 센서의 각도에 제2 가중치를 곱한 값을 합하여 산출되며, 상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치의 합이 일정한 값을 유지할 수 있다.
상기 표적 정보 보상 장치는 상기 자세 센서가 데이터를 획득하는 주기와 상기 구동 장치가 상기 안테나를 회전시키는 주기를 고려하여 설정된 인덱스 정보에 따라 상기 안테나의 방위각마다 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도를 매칭하여 방위각 테이블에 저장할 수 있다.
상기 표적 정보 보상 장치는 상기 안테나로부터 상기 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 획득할 수 있다.
상기 표적 정보 보상 장치는 상기 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 이용하여 상기 안테나의 중심 위치를 기준으로 상기 표적에 대한 공간적 위치 정보를 포함하는 제1 표적 좌표를 산출할 수 있다.
상기 표적 정보 보상 장치는 상기 제1 표적 좌표를 상기 안테나의 방위각 0도를 기준으로 상기 표적에 대한 제2 표적 좌표로 변환할 수 있다.
상기 표적 정보 보상 장치는 상기 안테나의 방위각마다 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도를 매칭하여 저장된 방위각 테이블에 현재 방위각에 대응하는 회전 각도를 요청하고, 현재 방위각에 대응하는 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 수신한 후 상기 제2 표적 좌표에 적용하여 좌표가 보정된 제3 표적 좌표를 생성할 수 있다.
상기 표적 정보 보상 장치는 제3 표적 좌표를 지면 좌표계로 변환할 수 있다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 안테나로부터 표적까지의 거리에 관한 데이터와 고각에 관한 데이터를 획득하여 상기 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 기반으로 상기 표적의 좌표를 산출하고, 자세 센서로부터 각속도에 관한 데이터와 가속도에 관한 데이터를 획득하여 상기 각속도에 관한 데이터와 상기 가속도에 관한 데이터를 기반으로 구동 장치에 대하여 기 설정된 제1축을 기준으로 회전한 제1 회전 각도 및 기 설정된 제2축을 기준으로 회전한 제2 회전 각도를 산출하고, 상기 안테나의 방위각마다 매칭한 상기 제1 회전 각도과 상기 제2 회전 각도를 참조하여 상기 안테나의 무게 쏠림에 따른 오차를 보상한 상기 표적의 좌표를 출력하는 처리부; 및 상기 안테나의 방위각마다 상기 제1 회전 각도과 상기 제2 회전 각도를 매칭한 방위각 테이블을 저장하는 버퍼를 포함하는 표적 정보 보상 장치를 제공한다.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 표적 정보 보상 장치에 의한 표적 정보 보상 방법에 있어서, 안테나로부터 표적까지의 거리에 관한 데이터와 고각에 관한 데이터를 획득하는 단계; 상기 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 기반으로 상기 표적의 좌표를 산출하는 단계; 자세 센서로부터 각속도에 관한 데이터와 가속도에 관한 데이터를 획득하는 단계; 상기 각속도에 관한 데이터와 상기 가속도에 관한 데이터를 기반으로 구동 장치에 대하여 기 설정된 제1축을 기준으로 회전한 제1 회전 각도 및 기 설정된 제2축을 기준으로 회전한 제2 회전 각도를 산출하는 단계; 및 상기 안테나의 방위각마다 매칭한 상기 제1 회전 각도과 상기 제2 회전 각도를 참조하여 상기 안테나의 무게 쏠림에 따른 오차를 보상한 상기 표적의 좌표를 출력하는 단계를 포함하는 표적 정보 보상 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 안테나의 구동 장치에 설치된 자세 센서로부터 데이터를 획득하고 특정 방향을 기준으로 회전한 회전 각도를 산출하여, 안테나의 방위각마다 회전 각도를 매칭하고, 회전시 안테나의 무게 쏠림에 따른 표적 정보의 오차를 보상함으로써, 회전하는 안테나의 자세 변화로 인해 발생된 오차 바이어스를 제거할 수 있는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 정보 보상 장치를 예시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 정보 보상 장치가 데이터를 처리하는 동작을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 정보 보상 방법을 예시한 흐름도이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 레이더 시스템을 예시한 도면이다.
도 1에서 레이더 시스템은 주기적으로 회전하면서 일정 거리 및 일정 각도(예컨대, 360도)를 탐지하며, 전자기파를 방사하고 반사된 전자기파를 수신하여 표적을 분석하고 탐지하는 장치이다.
레이더 시스템은 안테나(200), 송수신 제어부, 안테나 받침대, 및 구동장치(400)를 포함할 수 있다. 장거리 레이더 시스템은 안테나 결합기, 각도 조절 장치(300), 정비용 리프트, 안테나 접이용 힌지, 복수의 모터, 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
안테나(200)는 주안테나, 부안테나, 및 부엽차단안테나를 포함할 수 있다.
주안테나는 1차 레이더의 빔을 방사하고 수신하는 기능을 수행하며 빔을 방사하는 면의 가로 및 세로는 구현되는 설계에 따라 적합한 수치의 길이로 설정될 수 있다. 주안테나는 이동이 용이하도록 안테나 소자에 회전결합기를 적용한 접이식 구조로 형성될 수 있다. 전자빔조향 및 디지털빔형성을 위해 주안테나의 각 행에는 고출력증폭기와 디지털송수신기가 장착된다. 주안테나는 빔 수신 시간을 환산하여 표적과의 거리를 산출하고 수신 빔을 신호 처리하여 표적과 이루는 각도를 산출한다.
부안테나는 2차 레이더의 빔을 방사하고 수신하는 기능을 수행하며 빔을 방사하는 면의 가로 및 세로는 구현되는 설계에 따라 적합한 수치의 길이로 설정될 수 있다. 장거리 레이더 시스템은 피아 식별구성(IFF, Identification Friend or Foe)을 포함하고, 피아 식별을 위한 보조 레이더를 포함하여 적군과 아군을 식별하여 표적을 탐지할 수 있다.
부엽차단안테나는 주안테나에 장착되고, 저잡음증폭기를 내장하여 수신잡음을 최소화한다.
송수신 제어부은 안테나(예컨대, 주안테나 및 부안테나)를 제어하고 안테나의 상태를 취합하며, 점검보정 기능을 수행한다. 빔 송신시는 송신위상 보정값과 빔 조향값에 따라 각 송신기로 제어명령을 송신하여 위상을 조정한다. 디지털수신기로 수신된 디지털데이터를 취합하여 데이터 형태로 신호처리장치로 송신하는 기능도 수행한다.
안테나 받침대는 안테나를 지탱하면서 회전시 회전하는 역할을 수행한다. 안테나 받침대와 주안테나는 힌지로 연결되어 안테나를 눕힐 수 있도록 한다. 안테나 받침대에 각도 조절 장치(300)가 장착될 수 있다.
각도 조절 장치(300)는 안테나 또는 안테나 받침대에 연결되며, 각도 조절 장치(300)는 안테나가 지면과 이루는 각도를 수직 방향으로 조절한다.
구동장치(400)는 안테나 또는 각도 조절부에 연결되어 안테나의 무게를 지지하며, 안테나를 수평 방향으로 회전시킨다. 구동장치(400)는 회전체(410) 또는 회전 테이블을 포함하며 회전체는 구동축(420)에 연결된다. 구동축(420)은 회전체(410)를 지지하는 고정된 축일 수 있다.
구동장치(300)는 회전시 고정부(600)에 장착되어 안테나(200)를 일정한 주기로 회전할 수 있다. 구동장치(400)에는 모터가 이중화되어 장착되어 모터 고장시 즉시 대체할 수 있도록 한다. 또한 안테나 회전각을 감지하는 센서를 장착하여 안테나 회전각을 인식할 수 있다.
안테나의 고속 회전시 흔들림 현상이나 안테나의 좌우 비대칭 무게가 일정 방향으로 쏠리는 현상으로 인하여, 구동장치(400) 또는 구동축(420)이 미세하게 틀어지거나 자세가 불균형하게 된다.
안테나가 회전시 안테나의 좌우 무게 차이로 인해 특정 방향으로 안테나가 쏠리는 현상이 발생할 경우, 안테나의 자세 변화에 따른 표적 정보에 오차가 발생하는데, 기존에 레이더 시스템에 설치된 항법 장치만으로는 회전하는 안테나의 자세 변화로 인해 발생된 오차 바이어스를 제거할 수 없다. 기존의 항법 장치는 레이더의 중심에 장착되고, 레이더의 중심과 안테나의 중심 간의 물리적인 위치 정보를 이용하여 안테나의 자세를 산출하여 표적 정보를 보정하기 때문이다.
본 실시예들은 안테나가 360도 회전할 때, 방위각 별 Roll, Pitch 자세를 산출하여 저장하고, 표적 정보를 획득할 때 획득 시점의 안테나의 회전각에 해당하는 Roll, Pitch 값을 이용하여 안테나의 자세를 보상함으로써, 실시간으로 변하는 안테나 자세에 따른 표적 좌표를 보상할 수 있다.
레이더 시스템(10)은 자세 센서(500)를 포함한다. 자세 센서(500)는 대상의 각속도 또는 각속도 변화를 측정하는 각속도 센서(510)와 대상의 가속도 또는 가속도 변화를 측정하는 가속도 센서(520)를 포함한다. 자세 센서(500)는 구동 장치(400)에 설치되어 구동 장치(400)의 움직임에 따른 각속도와 가속도를 측정한다.
안테나 회전시 안테나 좌우 무게 차이 및 원심력, 회전 속도 등에 의해 실시간으로 변화하는 안테나를 자세를 보상하기 위해 안테나가 설치되는 구동 장치에 자이로 센서 및 가속도 센서를 설치한다. 안테나 회전시 구동 장치의 자세도 흔들리게 된다. 두 센서의 정보를 융합함으로써 안테나의 자세 보상이 가능한다. 안테나 내부에 센서를 설치하지 않는 이유는 설치된 센서의 축(x축, y축, z축)이 안테나 회전에 의해 실시간으로 변화하여 센서에서 제공하는 데이터를 고정된 축(좌표계)으로 변환할 필요가 있기 때문이다.
표적 정보 보상 장치(100)는 안테나 및 자세 센서에 연결되어 표적까지의 거리에 관한 데이터와 고각에 관한 데이터를 기반으로 표적의 좌표를 산출한다. 표적 정보 보상 장치(100)는 각속도에 관한 데이터와 가속도에 관한 데이터를 기반으로 구동 장치(400)에 대하여 기 설정된 제1축을 기준으로 회전한 제1 회전 각도 및 기 설정된 제2축을 기준으로 회전한 제2 회전 각도를 산출한다. 표적 정보 보상 장치(100)는 안테나의 방위각마다 매칭한 제1 회전 각도과 제2 회전 각도를 참조하여 안테나의 무게 쏠림에 따른 오차를 보상한 표적의 좌표를 출력한다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여, 표적 정보 보상 장치에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다. 도 3은 표적 정보 보상 장치를 예시한 블록도이고, 도 4는 표적 정보 보상 장치가 데이터를 처리하는 동작을 예시한 도면이다.
표적 정보 보상 장치(100)는 처리부(110) 및 버퍼(120)를 포함한다.
단계 S41에서, 처리부(110)는 자세 센서에 포함된 자이로 센서(510)로부터 각속도에 관한 데이터(501)를 획득하고, 각속도에 관한 데이터(501)를 고정 좌표계에서 정의된 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 포함하는 회전 각도(503)로 변환한다. 제1 회전 각도는 롤(Roll)일 수 있고, 제2 회전 각도는 피치(Pitch)일 수 있다. 자이로 센서와 가속도 센서는 처리부로 직교하는 3축에 대한 각도 변화량인 자이로 데이터와 직교하는 3축에 대한 가속도 데이터를 각각 전송한다.
단계 S42에서, 처리부(110)는 자세 센서에 포함된 가속도 센서로부터 가속도에 관한 데이터를 획득하고, 가속도에 관한 데이터를 고정 좌표계에서 정의된 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 포함하는 회전 각도(504)로 변환한다. 제1 회전 각도는 롤(Roll)일 수 있고, 제2 회전 각도는 피치(Pitch)일 수 있다.
단계 S43에서, 처리부(110)는 (i) 각속도에 관한 데이터에 따른 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 포함하는 회전 각도(503) 및 (ii) 가속도에 관한 데이터에 따른 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 포함하는 회전 각도(504)에 상보 필터링을 수행하여 대응하는 각도를 각각 융합하여 융합된 회전 각도(505)를 생성한다. 융합된 회전 각도는 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 포함하며, 제1 회전 각도는 롤(Roll)일 수 있고 제2 회전 각도는 피치(Pitch)일 수 있다.
자이로 데이터는 짧은 시간의 변화에 대해 민감하고 장시간 사용시 값이 발산한다. 가속도 데이터는 짧은 시간의 변화에 둔감하고 장시간 사용시 값이 발산하지 않는다. 상보 필터(Complementary Filter)는 두 센서 정보에 가중치를 주고 가중합(Weighted Sum)하는 알고리즘이다. 자이로 데이터의 발산을 가속도 데이터를 통해 방지하고 가속도 데이터의 짧은 시간 변화에 대해 둔감을 자이로 데이터를 통해 보완한다.
처리부(110)가 상보 필터링을 수행하여 대응하는 각도를 각각 융합하는 과정은 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112018096982580-pat00001
상보 필터링을 수행하여 대응하는 각도를 각각 융합하는 과정에서, 현재 시점의 융합 각도 Angfusion k는 이전 시점의 융합 각도 Angfusion k - 1와 각속도 센서의 각도 Anggyro k를 합한 값에 제1 가중치 w1를 곱하고, 가속도 센서의 각도 Angacc k에 제2 가중치 w2를 곱한 값을 합하여 산출된다. 초기 융합 각도 Angfusion 0은 0으로 설정되며, 제1 가중치 w1와 상기 제2 가중치 w2의 합이 일정한 값을 유지한다. 예컨대, 제1 가중치 w1와 상기 제2 가중치 w2의 합은 1로 설정될 수 있다.
단계 S44에서, 버퍼(120)는 안테나의 방위각마다 제1 회전 각도과 제2 회전 각도를 매칭한 방위각 테이블을 저장한다. 방위각 테이블은 융합된 회전 각도(505)를 저장한다.
버퍼(120)는 센서의 분해능을 고려하여 인덱스를 설정한다. 만약 안테나가 한 바퀴 회전할 때 센서가 100번 데이터를 제공하고 버퍼의 크기를 100개로 설정하면, 각 배열의 인덱스 값은 360(도)/100(횟수) = 3.6도의 분해능을 가진다. 표적의 자세 변환시 안테나의 회전각(방위각)에 해당하는 배열의 Roll, Pitch 값 이용을 이용할 수 있다. 예컨대, 회전각/3.6에 해당하는 인덱스 값으로 배열에 접근 가능하다.
단계 S45에서, 처리부(110)는 안테나가 틀어진 자세에서 획득한 거리에 관한 데이터와 고각에 관한 데이터를 이용하여 안테나의 중심 위치를 기준으로 표적에 대한 공간적 위치 정보를 포함하는 제1 표적 좌표(X1)를 산출한다. 안테나(200)는 표적 신호와 안테나 회전 각도(Azimuth Changing Pulse, ACP)를 처리부(110)로 전송한다. 처리부(110)는 거리 데이터와 고각 데이터에 삼각함수를 적용하여 좌표를 산출한다. 제1 표적 좌표(X1)은 거리와 고각을 이용하여 회전한 안테나의 중심을 기준으로 산출된 좌표이다. 제1 표적 좌표(X1)는 안테나 지향 방향(x)-안테나 우측 방향(y)-안테나 아래 방향(z)에 관한 정보를 포함하며, y축은 0이다.
단계 S46에서, 처리부(110)는 제1 표적 좌표(X1)를 안테나의 방위각 0도를 기준으로 표적에 대한 제2 표적 좌표(X2)로 변환한다. 안테나의 회전각(방위각)을 이용하여 레이더의 설치 방향을 기준으로 좌표를 변환한다. 제2 표적 좌표(X2)는 레이더 지향 방향(x)-레이더 우측 방향(y)-레이더 아래 방향(z)에 관한 정보를 포함한다.
단계 S47에서, 처리부(110)는 안테나의 방위각마다 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 매칭하여 저장된 방위각 테이블에 현재 방위각에 대응하는 회전 각도를 요청한다.
Roll, Pitch 자세값을 산출하는 시점과 표적 정보를 신호 처리한 후 레이더 설치 좌표로 변환을 완료한 시점이 다를 가능성이 높기 때문에 버퍼에 Roll, Pitch 값을 미리 저장하여 자세 변환시 요청하여 사용한다.
처리부(110)는 방위각 테이블로부터 현재 방위각에 대응하는 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 수신한 후 제2 표적 좌표(X2)에 적용하여 좌표가 보정된 제3 표적 좌표(X3)를 생성한다.
표적 정보 수집 시점의 안테나 자세에 해당하는 각 표적의 방위각에 맞는 Roll, Pitch 값을 사용함으로써 표적 좌표의 오차 보상이 가능하여 정확한 표적 좌표를 산출할 수 있다.
단계 S48에서, 처리부(110)는 제3 표적 좌표를 지면 좌표계로 변환한다. 처리부(110)는 안테나 회전각 0도 기준 Roll, Pitch가 보상된 표적 위치정보를 진북 기준으로 최종 North-East-Down 좌표계 정보로 변환한다.
표적 정보 보상 장치에 포함된 구성요소들이 도 3에서는 분리되어 도시되어 있으나, 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
표적 정보 보상 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.
표적 정보 보상 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 정보 보상 방법을 예시한 흐름도이다.
표적 정보 보상 방법은 안테나로부터 표적까지의 거리에 관한 데이터와 고각에 관한 데이터를 획득하는 단계(S51), 거리에 관한 데이터와 고각에 관한 데이터를 기반으로 표적의 좌표를 산출하는 단계(S52), 자세 센서로부터 각속도에 관한 데이터와 가속도에 관한 데이터를 획득하는 단계(S53), 각속도에 관한 데이터와 가속도에 관한 데이터를 기반으로 구동 장치에 대하여 기 설정된 제1축을 기준으로 회전한 제1 회전 각도 및 기 설정된 제2축을 기준으로 회전한 제2 회전 각도를 산출하는 단계(S54), 및 안테나의 방위각마다 매칭한 제1 회전 각도과 제2 회전 각도를 참조하여 안테나의 무게 쏠림에 따른 오차를 보상한 표적의 좌표를 출력하는 단계(S55)를 포함한다.
표적 정보 보상 방법은 표적 정보 보상 장치(100) 또는 레이더 시스템(10)에 의하여 수행될 수 있으며, 표적 정보 보상 장치 또는 레이더 시스템이 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 레이더 시스템
100: 표적 정보 보상 장치
200: 안테나
300: 각도 조절 장치
400: 구동 장치
500: 자세 센서

Claims (15)

  1. 표적에 전자기파를 송신하고 반사된 전자기파를 수신하여, 상기 표적까지의 거리와 상기 표적과 이루는 고각을 산출하는 안테나;
    상기 안테나에 연결되어 상기 안테나의 무게를 지지하며, 상기 안테나를 수평 방향으로 회전시키는 구동 장치;
    상기 구동 장치에 설치되어 상기 구동 장치의 움직임에 따른 각속도와 가속도를 측정하는 자세 센서; 및
    상기 안테나 및 상기 자세 센서에 연결되어 상기 표적까지의 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 기반으로 상기 표적의 좌표를 산출하고, 상기 각속도에 관한 데이터와 상기 가속도에 관한 데이터를 기반으로 상기 구동 장치에 대하여 기 설정된 제1축을 기준으로 회전한 제1 회전 각도 및 기 설정된 제2축을 기준으로 회전한 제2 회전 각도를 산출하고, 상기 안테나의 방위각마다 매칭한 상기 제1 회전 각도과 상기 제2 회전 각도를 참조하여 상기 안테나의 무게 쏠림에 따른 오차를 보상한 상기 표적의 좌표를 출력하는 표적 정보 보상 장치를 포함하며,
    상기 표적 정보 보상 장치는 상기 자세 센서가 데이터를 획득하는 주기와 상기 구동 장치가 상기 안테나를 회전시키는 주기를 고려하여 설정된 인덱스 정보에 따라 상기 안테나의 방위각마다 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도를 매칭하여 방위각 테이블에 저장하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표적 정보 보상 장치는 상기 자세 센서에 포함된 자이로 센서로부터 상기 각속도에 관한 데이터를 획득하고, 상기 각속도에 관한 데이터를 고정 좌표계에서 정의된 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도로 변환하며,
    상기 표적 정보 보상 장치는 상기 자세 센서에 포함된 가속도 센서로부터 상기 가속도에 관한 데이터를 획득하고, 상기 가속도에 관한 데이터를 고정 좌표계에서 정의된 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 표적 정보 보상 장치는 (i) 상기 각속도에 관한 데이터에 따른 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도 및 (ii) 상기 가속도에 관한 데이터에 따른 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도에 상보 필터링을 수행하여 대응하는 각도를 각각 융합하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상보 필터링을 수행하여 대응하는 각도를 각각 융합하는 과정에서,
    현재 시점의 융합 각도는 이전 시점의 융합 각도와 상기 자이로 센서의 각도를 합한 값에 제1 가중치를 곱하고, 상기 가속도 센서의 각도에 제2 가중치를 곱한 값을 합하여 산출되며, 상기 제1 가중치와 상기 제2 가중치의 합이 일정한 값을 유지하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표적 정보 보상 장치는 상기 안테나로부터 상기 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표적 정보 보상 장치는 상기 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 이용하여 상기 안테나의 중심 위치를 기준으로 상기 표적에 대한 공간적 위치 정보를 포함하는 제1 표적 좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 표적 정보 보상 장치는 상기 제1 표적 좌표를 상기 안테나의 방위각 0도를 기준으로 상기 표적에 대한 제2 표적 좌표로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 표적 정보 보상 장치는 상기 안테나의 방위각마다 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도를 매칭하여 저장된 방위각 테이블에 현재 방위각에 대응하는 회전 각도를 요청하고, 현재 방위각에 대응하는 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 수신한 후 상기 제2 표적 좌표에 적용하여 좌표가 보정된 제3 표적 좌표를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 표적 정보 보상 장치는 제3 표적 좌표를 지면 좌표계로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  11. 안테나로부터 표적까지의 거리에 관한 데이터와 고각에 관한 데이터를 획득하여 상기 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 기반으로 상기 표적의 좌표를 산출하고,
    자세 센서로부터 각속도에 관한 데이터와 가속도에 관한 데이터를 획득하여 상기 각속도에 관한 데이터와 상기 가속도에 관한 데이터를 기반으로 구동 장치에 대하여 기 설정된 제1축을 기준으로 회전한 제1 회전 각도 및 기 설정된 제2축을 기준으로 회전한 제2 회전 각도를 산출하고,
    상기 안테나의 방위각마다 매칭한 상기 제1 회전 각도과 상기 제2 회전 각도를 참조하여 상기 안테나의 무게 쏠림에 따른 오차를 보상한 상기 표적의 좌표를 출력하는 처리부; 및
    상기 안테나의 방위각마다 상기 제1 회전 각도과 상기 제2 회전 각도를 매칭한 방위각 테이블을 저장하는 버퍼를 포함하며,
    상기 버퍼는 상기 자세 센서가 데이터를 획득하는 주기와 상기 구동 장치가 상기 안테나를 회전시키는 주기를 고려하여 설정된 인덱스 정보에 따라 상기 안테나의 방위각마다 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도를 매칭하여 방위각 테이블에 저장하는 것을 특징으로 하는 표적 정보 보상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 자세 센서에 포함된 자이로 센서로부터 상기 각속도에 관한 데이터를 획득하고, 상기 각속도에 관한 데이터를 고정 좌표계에서 정의된 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도로 변환하며,
    상기 처리부는 상기 자세 센서에 포함된 가속도 센서로부터 상기 가속도에 관한 데이터를 획득하고, 상기 가속도에 관한 데이터를 고정 좌표계에서 정의된 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도로 변환하며,
    상기 처리부는 (i) 상기 각속도에 관한 데이터에 따른 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도 및 (ii) 상기 가속도에 관한 데이터에 따른 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도에 상보 필터링을 수행하여 대응하는 각도를 각각 융합하는 것을 특징으로 하는 표적 정보 보상 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 이용하여 상기 안테나의 중심 위치를 기준으로 상기 표적에 대한 공간적 위치 정보를 포함하는 제1 표적 좌표를 산출하고,
    상기 처리부는 상기 제1 표적 좌표를 상기 안테나의 방위각 0도를 기준으로 상기 표적에 대한 제2 표적 좌표로 변환하는 것을 특징으로 하는 표적 정보 보상 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 안테나의 방위각마다 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도를 매칭하여 저장된 상기 방위각 테이블에 현재 방위각에 대응하는 회전 각도를 요청하고, 현재 방위각에 대응하는 제1 회전 각도와 제2 회전 각도를 수신한 후 상기 제2 표적 좌표에 적용하여 좌표가 보정된 제3 표적 좌표를 생성하는 것을 특징으로 하는 표적 정보 보상 장치.
  15. 표적 정보 보상 장치에 의한 표적 정보 보상 방법에 있어서,
    안테나로부터 표적까지의 거리에 관한 데이터와 고각에 관한 데이터를 획득하는 단계;
    상기 거리에 관한 데이터와 상기 고각에 관한 데이터를 기반으로 상기 표적의 좌표를 산출하는 단계;
    자세 센서로부터 각속도에 관한 데이터와 가속도에 관한 데이터를 획득하는 단계;
    상기 각속도에 관한 데이터와 상기 가속도에 관한 데이터를 기반으로 구동 장치에 대하여 기 설정된 제1축을 기준으로 회전한 제1 회전 각도 및 기 설정된 제2축을 기준으로 회전한 제2 회전 각도를 산출하는 단계; 및
    상기 안테나의 방위각마다 매칭한 상기 제1 회전 각도과 상기 제2 회전 각도를 참조하여 상기 안테나의 무게 쏠림에 따른 오차를 보상한 상기 표적의 좌표를 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 표적 정보 보상 장치는 상기 자세 센서가 데이터를 획득하는 주기와 상기 구동 장치가 상기 안테나를 회전시키는 주기를 고려하여 설정된 인덱스 정보에 따라 상기 안테나의 방위각마다 상기 제1 회전 각도와 상기 제2 회전 각도를 매칭하여 방위각 테이블에 저장하는 것을 특징으로 하는 표적 정보 보상 방법.

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