KR101975462B1 - 다중 펄스 압축 기법 기반의 레이더 수신신호 처리 방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents

다중 펄스 압축 기법 기반의 레이더 수신신호 처리 방법 및 그를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

다중 펄스 압축 기법 기반의 레이더 수신신호 처리 방법 및 그를 위한 장치를 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 레이더 수신신호 처리장치는 표적 대상체로부터 반사된 레이더 수신신호를 획득하는 신호 획득부; 상기 레이더 수신신호를 제1 샘플링 주기(τ)로 샘플링 처리하여 제1 변조신호를 생성하는 제1 변조신호 생성부; 상기 제1 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제1 펄스 압축신호를 생성하는 제1 펄스 압축부; 상기 레이더 수신신호를 제2 샘플링 주기로 샘플링 처리하여 제2 변조신호를 생성하는 제2 변조신호 생성부; 상기 제2 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제2 펄스 압축신호를 생성하는 제2 펄스 압축부; 및 상기 제1 펄스 압축신호 및 상기 제2 펄스 압축신호를 보간(Interpolation) 처리하여 보간 펄스 압축신호를 생성하는 보간 처리부를 포함할 수 있다.

Description

다중 펄스 압축 기법 기반의 레이더 수신신호 처리 방법 및 그를 위한 장치{Method and Apparatus for Processing Radar Received Signal Based on Multi-Pulse Compression}
본 발명은 다중 펄스 압축 처리를 수행하여 레이더 수신신호의 신호 처리를 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
펄스 압축 레이더 시스템은 표적 대상체로부터 획득한 레이더 수신신호를 디지털 방식으로 펄스 압축 처리하여 표적 대상체의 위치를 탐지하기 위한 펄스 압축신호를 생성한다.
일반적으로 펄스 압축 레이더 시스템은 긴 펄스 폭을 갖는 파형을 전송하고, 수신단에서는 펄스 폭이 압축된 파형을 생성함으로써 양호한 거리 분해능을 갖는 펄스 압축 신호를 얻을 수 있다.
디지털 펄스압축 레이더는 수신된 아날로그 신호를 샘플링하여 디지털 신호로 변환 후 펄스 압축을 수행한다. 이 과정에서 레이더의 거리 분해능은 샘플링 주기(Sampling Frequency)에 의해 결정되며, 만약 표적이 샘플과 샘플 사이에 위치하면 펄스 압축 수행시 기준 신호와 수신 신호의 부정합(Mismatching)으로 인해 에너지 손실이 발생하게 된다. 따라서 펄스 압축 레이더 시스템은 거리 분해과 샘플링에 따른 에너지 손실을 방지하기 위한 방안을 필요로 한다.
본 발명은 레이더 수신신호를 다중 펄스 압축 처리하고, 처리된 적어도 하나 이상의 펄스 압축결과를 보간 처리하여 보간된 펄스 압축신호를 생성하는 다중 펄스 압축 기법 기반의 레이더 수신신호 처리 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 레이더 수신신호 처리장치는 표적 대상체로부터 반사된 레이더 수신신호를 획득하는 신호 획득부; 상기 레이더 수신신호를 제1 샘플링 주기(τ)로 샘플링 처리하여 제1 변조신호를 생성하는 제1 변조신호 생성부; 상기 제1 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제1 펄스 압축신호를 생성하는 제1 펄스 압축부; 상기 레이더 수신신호를 제2 샘플링 주기로 샘플링 처리하여 제2 변조신호를 생성하는 제2 변조신호 생성부; 상기 제2 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제2 펄스 압축신호를 생성하는 제2 펄스 압축부; 및 상기 제1 펄스 압축신호 및 상기 제2 펄스 압축신호를 보간(Interpolation) 처리하여 보간 펄스 압축신호를 생성하는 보간 처리부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 레이더 수신신호 처리방법은 표적 대상체로부터 반사된 레이더 수신신호를 획득하는 신호 획득단계; 상기 레이더 수신신호를 제1 샘플링 주기(τ)로 샘플링 처리하여 제1 변조신호를 생성하는 제1 변조신호 생성단계; 상기 제1 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제1 펄스 압축신호를 생성하는 제1 펄스 압축단계; 상기 레이더 수신신호를 제2 샘플링 주기로 샘플링 처리하여 제2 변조신호를 생성하는 제2 변조신호 생성단계; 상기 제2 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제2 펄스 압축신호를 생성하는 제2 펄스 압축단계; 및 상기 제1 펄스 압축신호 및 상기 제2 펄스 압축신호를 보간(Interpolation) 처리하여 보간 펄스 압축신호를 생성하는 보간 처리단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다중 펄스 압축 처리를 수행하여 레이더 수신신호를 압축한 신호의 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다중 펄스 압축 처리를 수행함으로써, 표적 대상체를 탐지하는 거리 오차를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다중 펄스 압축 처리를 수행함으로써, 레이더 수신신호를 압축한 신호의 비정합 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 수신신호 처리장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 수신신호 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 펄스 압축 기법을 기반으로 레이더 수신신호를 처리하는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 종래의 레이더 수신신호 처리 동작과 본 발명의 레이더 수신신호 처리 동작을 비교하여 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 성능이 개선된 펄스 압축 신호를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 다중 펄스 압축 기법 기반의 레이더 수신신호 처리 방법 및 그를 위한 장치에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 표적 대상체가 존재하는 주변의 강한 클러터 및 재밍(Jamming) 환경 특성의 변화에 능동적으로 적응하여, 표적의 존재 여부, 표적의 위치, 속도 및 표적 식별 등의 정밀한 표적 대상체 정보를 실시간으로 추출 및 처리하는 기법에 관한 것이다. 구체적으로는 레이더 수신신호 처리장치에서 레이더 수신신호를 이용하여 다중으로 펄스 압축 처리를 수행하고, 보간된 펄스 압축신호를 생성하는 동작에 대하여 설명하며, 펄스 압축신호가 생성된 이후 도플러 동작, MTI(Moving Target Indicator) 필터링, CFAR(Constant False Alarm Rate) 등의 동작에 대한 기재는 생략하도록 한다.
본 발명의 레이더 수신신호 처리 방법 및 장치는 방위산업 분야 예컨대, 레이더에 적용되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 레이더 신호를 처리하는 일반적인 레이더 탐색 분야에도 적용 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 수신신호 처리장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 레이더 수신신호 처리장치(100)는 표적 대상체로부터 반사된 레이더 수신신호를 기반으로 다중 펄스 압축을 처리하여 펄스 압축신호를 생성하는 장치로서, 신호 수신부(110), 제1 변조신호 생성부(112), 제2 변조신호 생성부(114), 제1 펄스 압축부(120), 제2 펄스 압축부(130), 보간 처리부(140) 및 펄스 압축신호 출력부(150)를 포함한다. 도 1의 레이더 수신신호 처리장치(100)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 레이더 수신신호 처리장치(100)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
도 1에서 레이더 수신신호 처리장치(100)는 제1 펄스 압축부(120) 및 제2 펄스 압축부(130)를 이용하여 생성된 두 개의 펄스 압축 처리결과(펄스 압축신호)를 보간 처리하여 보간 압축 펄스신호를 생성하는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3 펄스 압축부(미도시), 제4 펄스 압축부(미도시) 등을 추가로 이용하여 적어도 3 개 이상의 펄스 압축부 기반의 보간 압축 펄스신호를 생성할 수도 있다.
신호 수신부(110)는 표적 대상체로부터 반사된 레이더 수신신호를 획득하는 동작을 수행한다. 신호 수신부(110)는 기 설정된 주파수를 갖는 레이더 송신신호가 표적 대상체에 반사되어 수신 안테나를 통해 레이더 수신신호를 획득한다.
신호 수신부(110)는 레이더 수신신호의 증폭, 캐리어(Carrier) 주파수 제거, 대역 필터링 등을 수행할 수 있으며, 이러한 신호 수신부(110)의 동작은 일반적인 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
제1 변조신호 생성부(112)는 펄스 압축 처리를 위한 제1 변조신호를 생성한다. 제1 변조신호 생성부(112)는 제1 펄스 압축부(120)에서 제1 펄스 압축 처리를 수행하기 위한 제1 변조신호를 생성한다.
제1 변조신호 생성부(112)는 레이더 수신신호를 기 설정된 샘플링 주기(τ: Sampling Period)로 샘플링 처리하여 제1 변조신호 생성한다. 제1 변조신호 생성부(112)는 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변화하는 변조방법 예컨대, LFM(Linear Frequency Modulation)를 기반으로 제1 변조신호를 생성할 수 있으며, 이러한 제1 변조신호는 기준 LFM 신호(또는 기준 Chirp 신호)일 수 있다.
제1 변조신호 생성부(112)는 레이더 수신신호를 기반으로 생성된 제1 변조신호를 제1 펄스 압축부(120)로 전송하여 제1 펄스 압축 처리가 수행되도록 한다.
제2 변조신호 생성부(114)는 펄스 압축 처리를 위한 제2 변조신호를 생성한다. 제2 변조신호 생성부(114)는 제2 펄스 압축부(130)에서 제2 펄스 압축 처리를 수행하기 위한 제2 변조신호를 생성한다.
제2 변조신호 생성부(114)는 레이더 수신신호를 기 설정된 샘플링 주기(τ)의 반주기(τ/2)로 위상을 지연시킨 후 샘플링 처리하여 제2 변조신호 생성한다. 제2 변조신호 생성부(114)는 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변화하는 변조방법 예컨대, LFM(Linear Frequency Modulation)를 기반으로 제2 변조신호를 생성할 수 있으며, 이러한 제2 변조신호는 샘플링 주기의 반주기(τ/2)만큼 위상이 지연된 지연 LFM 신호일 수 있다. 제2 변조신호 생성부(114)의 위상 지연 주기는 고정된 주기 일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제3 변조신호 생성부(미도시), 제4 변조신호 생성부(미도시) 등이 추가 여부에 따라 제2 변조신호 생성부(114)의 위상 지연 주기는 변경될 수 있다.
제2 변조신호 생성부(114), 제3 변조신호 생성부(미도시), 제4 변조신호 생성부(미도시) 등의 위상 지연 주기는 보간 처리부(140)의 피드백 신호에 근거하여 조정될 수 있다.
제2 변조신호 생성부(114)는 레이더 수신신호를 기반으로 생성된 제2 변조신호를 제2 펄스 압축부(120)로 전송하여 제2 펄스 압축 처리가 수행되도록 한다.
제1 펄스 압축부(120)는 제1 변조신호 생성부(112)로부터 제1 변조신호를 획득하고, 제1 변조신호를 이용하여 레이더 수신신호에 대한 제1 펄스 압축 처리를 수행한다. 제1 펄스 압축부(120)는 레이더 수신신호의 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 및 거리분해능 등을 높이기 위하여 펄스 압축 처리를 수행한다.
제1 펄스 압축부(120)는 상관기(Correlator)를 이용하여 제1 펄스 압축 처리를 수행하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 변조신호를 이용하여 펄스 압축 처리를 수행할 수 있다면 다양한 방식으로 변형하여 적용 가능하다.
제1 펄스 압축부(120)는 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변화하는 변조방법을 기반으로 생성된 제1 변조신호를 이용하여 제1 펄스 압축 처리를 수행하고, 제1 펄스 압축 처리결과를 생성한다. 구체적으로, 제1 펄스 압축부(120)는 제1 변조신호를 기준 파형으로 설정하고, 레이더 수신신호의 파형과 제1 변조신호의 파형을 컨볼루션(Convolution) 처리하여 표적 대상체의 정보를 탐지하기 위한 제1 펄스 압축 처리결과를 생성할 수 있다. 제1 펄스 압축부(120)는 생성된 제1 펄스 압축 처리결과를 보간 처리부(140)로 전송하여 보간 처리되도록 한다.
제2 펄스 압축부(130)는 제2 변조신호 생성부(114)로부터 제2 변조신호를 획득하고, 제2 변조신호를 이용하여 레이더 수신신호에 대한 제2 펄스 압축 처리를 수행한다. 제2 펄스 압축부(130)는 레이더 수신신호의 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 및 거리분해능 등을 높이기 위하여 펄스 압축 처리를 수행한다.
제2 펄스 압축부(130)는 상관기(Correlator)를 이용하여 제2 펄스 압축 처리를 수행하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 변조신호를 이용하여 펄스 압축 처리를 수행할 수 있다면 다양한 방식으로 적용 가능하다.
제2 펄스 압축부(130)는 기 설정된 샘플링 주기의 반주기(τ/2)만큼 위상이 지연된 제2 변조신호를 이용하여 제1 펄스 압축 처리를 수행하고, 제2 펄스 압축 처리결과를 생성한다. 여기서, 제2 변조신호는 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변화하는 변조방법을 기반으로 생성된 지연 LFM 신호일 수 있다.
구체적으로, 제2 펄스 압축부(130)는 위상이 지연된 제2 변조신호를 기준 파형으로 설정하고, 레이더 수신신호의 파형과 제2 변조신호의 파형을 컨볼루션(Convolution) 처리하여 표적 대상체의 정보를 탐지하기 위한 제2 펄스 압축 처리결과를 생성할 수 있다. 제2 펄스 압축부(130)는 생성된 제2 펄스 압축 처리결과를 보간 처리부(140)로 전송하여 보간 처리되도록 한다.
본 실시예에 따른 레이더 수신신호 처리장치(100)는 제3 펄스 압축부(미도시), 제4 펄스 압축부(미도시) 등을 추가로 포함할 수 있다. 레이더 수신신호 처리장치(100)는 펄스 압축부의 개수가 변경됨에 따라 그에 대응하는 변조신호 생성부도 추가되고, 각각의 변조신호 생성부에서 생성되는 변조신호의 위상 지연 주기는 펄스 압축부의 개수에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 제3 펄스 압축부(미도시)가 추가된 경우, 제2 펄스 압축부(130)와 연결된 제2 변조신호 생성부(114)는 레이더 수신신호를 기 설정된 샘플링 주기(τ)의 τ/3로 위상을 지연시킨 후 샘플링 처리하여 제2 변조신호를 생성하고, 제3 펄스 압축부(미도시)와 연결된 제3 변조신호 생성부(미도시)는 레이더 수신신호를 기 설정된 샘플링 주기(τ)의 (2 * τ)/3로 위상을 지연시킨 후 샘플링 처리하여 제3 변조신호를 생성한다.
보간 처리부(140)는 제1 펄스 압축 처리결과 및 제2 펄스 압축 처리결과를 보간(Interpolation) 처리하여 보간 펄스 압축신호를 생성한다.
보간 처리부(140)는 제1 펄스 압축 처리결과에 포함된 복수의 샘플링 신호(이하, 제1 펄스 압축신호로 기재)에 제2 펄스 압축 처리결과에 포함된 복수의 샘플링 신호(이하, 제2 펄스 압축신호로 기재)를 삽입하여 보간 처리할 수 있다. 보간 처리부(140)는 제1 펄스 압축신호 사이 간격에 제2 펄스 압축신호를 삽입하여 보간 펄스 압축신호를 생성할 수 있다.
보간 처리부(140)는 제1 펄스 압축신호의 사이 간격이 기 설정된 기준을 초과하는 경우, 제3 펄스 압축부(미도시), 제4 펄스 압축부(미도시) 등을 추가 활용하기 위한 피드백 신호를 생성한다. 보간 처리부(140)는 피드백 신호를 이용하여 제2 변조신호 생성부(114), 제3 변조신호 생성부(미도시), 제4 변조신호 생성부(미도시) 등의 위상 지연 주기가 변경되도록 한다.
즉, 보간 처리부(140)는 제1 펄스 압축신호의 사이 간격이 일정 크기 이상인 경우 도플러에 의한 거리이동(Range-Shift)으로 인해 발생하는 비정합 손실(Straddling Loss)이 제2 펄스 압축신호만으로 커버되지 않는 문제점을 해결하기 위해 제2 변조신호 생성부(114), 제3 변조신호 생성부(미도시), 제4 변조신호 생성부(미도시) 등의 위상 지연 주기가 변경되도록 한다.
보간 처리부(140)의 피드백 신호를 통해 복수의 펄스 압축부 예를 들어, 제2 펄스 압축부(130) 및 제3 펄스 압축부(미도시)를 사용하는 경우, 보간 처리부(140)는 샘플링 주기(τ)의 τ/3로 위상을 지연시킨 제2 변조신호를 이용하여 펄스 압축 처리된 제2 펄스 압축신호와 샘플링 주기(τ)의 (2 * τ)/3로 위상을 지연시킨 제3 변조신호를 이용하여 펄스 압축 처리된 제3 펄스 압축신호를 제1 펄스 압축신호 사이 간격에 삽입하여 보간 펄스 압축신호를 생성할 수 있다.
본 실시예에 따른 보간 처리부(140)는 복수의 펄스 압축신호를 보간 처리하여 하나의 보간 펄스 압축신호를 생성하는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 보간 처리부(140)는 제1 펄스 압축신호 및 제2 펄스 압축신호를 기반으로 제1 보간 펄스 압축신호를 생성하고, 제1 펄스 압축신호, 제2 펄스 압축신호 및 제3 펄스 압축신호를 기반으로 제2 보간 펄스 압축신호를 생성할 수 있다. 이후, 보간 처리부(140)는 제1 보간 펄스 압축신호 및 제2 보간 펄스 압축신호의 신호대잡음비, 거리 오차 등을 비교하여 최종적으로 보간 펄스 압축신호를 선택할 수 있다. 즉, 제1 보간 펄스 압축신호 및 제2 보간 펄스 압축신호 중 신호대잡음비 및 거리 오차가 적은 보간 펄스 압축신호를 최종 보간 펄스 압축신호로 선택할 수 있다.
펄스 압축신호 출력부(150)는 보간 처리부(140)에서 생성된 보간 펄스 압축신호를 출력한다. 펄스 압축신호 출력부(150)에서 출력된 보간 펄스 압축신호는 표적 대상체를 탐지하기 위해 MTI(Moving Target Indicator) 필터링, FAR(Constant False Alarm Rate) 등과 같은 신호 처리에 사용될 수 있다. 펄스 압축신호 출력부(150)는 종래의 펄스 압축신호에 비해 신호대잡음비가 향상되고, 거리 오차가 감소된 보간 펄스 압축신호를 출력하여 보다 정확하게 표적 대상체를 탐지할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 수신신호 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
레이더 수신신호 처리장치(100)는 표적 대상체로부터 반사된 레이더 수신신호를 획득한다(S210).
레이더 수신신호 처리장치(100)는 펄스 압축 처리를 위한 제1 변조신호를 생성한다(S220). 레이더 수신신호 처리장치(100)는 수신된 레이더 수신신호를 기 설정된 샘플링 주기(τ)로 샘플링 처리하여 제1 변조신호 생성한다. 여기서, 제1 변조신호는 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변화하는 변조방법을 기반으로 생성된 기준 LFM 신호일 수 있다.
레이더 수신신호 처리장치(100)는 펄스 압축 처리를 위한 제2 변조신호를 생성한다(S230). 레이더 수신신호 처리장치(100)는 수신된 레이더 수신신호의 위상을 지연시킨 후 샘플링 처리하여 제2 변조신호 생성한다. 즉, 레이더 수신신호 처리장치(100)는 레이더 수신신호를 이용하여 샘플링 주기의 반주기(τ/2)만큼 위상이 지연된 제2 변조신호를 생성한다. 여기서, 제2 변조신호는 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변화하는 변조방법을 기반으로 생성된 지연 LFM 신호일 수 있다.
단계 S230에서 제2 변조신호의 위상 지연 주기는 고정된 주기 일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 레이더 수신신호 처리장치(100)에서 제3 변조신호, 제4 변조신호 등이 추가로 생성하는 경우, 제2 변조신호의 위상 지연 주기는 변경될 수 있다.
단계 S230에서는 단계 S250에서 위상 지연 주기를 조정하기 위한 피드백 신호를 획득하는 경우, 위상 지연 주기를 조정한다. 단계 S250에서 별도의 피드백 신호가 없는 경우 레이더 수신신호 처리장치(100)는 단계 S230에서 샘플링 주기의 반주기(τ/2)만큼 위상이 지연된 제2 변조신호를 생성한다.
레이더 수신신호 처리장치(100)는 제1 변조신호 및 제2 변조신호 각각을 이용하여 펄스 압축 처리를 수행한다(S240). 레이더 수신신호 처리장치(100)는 레이더 수신신호의 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 및 거리분해능 등을 높이기 위하여 펄스 압축 처리를 수행한다.
레이더 수신신호 처리장치(100)는 단계 S220에서 생성된 제1 변조신호를 이용하여 제1 펄스 압축 처리를 수행한다. 또한, 레이더 수신신호 처리장치(100)는 단계 S230에서 생성된 제2 변조신호를 이용하여 제2 펄스 압축 처리를 수행한다. 여기서, 제1 펄스 압축 처리 및 제2 펄스 압축 처리는 별도의 모듈에서 수행되는 것이 바람직하다.
레이더 수신신호 처리장치(100)는 제1 펄스 압축 처리를 통해 제1 펄스 압축 처리결과를 생성하고, 제2 펄스 압축 처리를 통해 제2 펄스 압축 처리결과를 생성한다. 여기서, 제1 펄스 압축 처리결과 및 제2 펄스 압축 처리결과 각각은 복수의 펄스 압축신호를 포함할 수 있다.
레이더 수신신호 처리장치(100)는 제3 펄스 압축 처리 및 제4 펄스 압축 처리를 추가로 수행할 수 있다. 이러한 경우, 레이더 수신신호 처리장치(100)는 제3 펄스 압축 처리결과 및 제4 펄스 압축처리결과를 추가로 생성한다.
레이더 수신신호 처리장치(100)는 제1 펄스 압축결과 및 제2 펄스 압축결과를 보간 처리하고(S250), 보간된 보간 펄스 압축신호를 생성 및 출력한다(S260). 레이더 수신신호 처리장치(100)는 제1 펄스 압축결과에 포함된 제1 펄스 압축신호의 사이 간격에 제2 펄스 압축결과에 포함된 제2 펄스 압축신호를 삽입하여 보간 처리된 보간 펄스 압축신호를 생성한다.
단계 S250에서 레이더 수신신호 처리장치(100)는 제1 펄스 압축결과 및 제2 펄스 압축결과, 제3 펄스 압축 처리결과, 제4 펄스 압축처리결과 등을 획득한 경우, 제1 펄스 압축결과 및 제2 펄스 압축결과, 제3 펄스 압축 처리결과, 제4 펄스 압축처리결과를 보간 처리할 수 있다. 여기서, 레이더 수신신호 처리장치(100)는 샘플링 주기(τ)의 τ/4로 위상을 지연시킨 제2 변조신호를 이용하여 펄스 압축 처리된 제2 펄스 압축신호와 샘플링 주기(τ)의 (2 * τ)/4로 위상을 지연시킨 제3 변조신호, 샘플링 주기(τ)의 (3 * τ)/4로 위상을 지연시킨 제3 변조신호를 제1 펄스 압축신호 사이 간격에 삽입하여 보간 펄스 압축신호를 생성할 수 있다.
도 2에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 2에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 2는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 2에 기재된 본 실시예에 따른 레이더 수신신호 처리 방법은 애플리케이션(또는 프로그램)으로 구현되고 단말장치(또는 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 레이더 수신신호 처리 방법을 구현하기 위한 애플리케이션(또는 프로그램)이 기록되고 단말장치(또는 컴퓨터)가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨팅 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치 또는 매체를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 펄스 압축 기법을 기반으로 레이더 수신신호를 처리하는 동작을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 종래의 레이더 수신신호 처리 동작과 본 발명의 레이더 수신신호 처리 동작을 비교하여 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 및 도 4에서는 레이더 수신신호를 이용하여 제1 위치(310)에서 제2 위치(312)로 이동하는 비행 이동체를 탐지하는 시나리오를 가정하여 기존의 레이더 탐지 방식 및 본 발명의 레이더 탐지 방식을 비교하도록 한다.
이하, 기존의 레이더 탐지 방식에서 비행 이동체를 탐지하기 위한 레이더 탐지장치의 동작을 설명하도록 한다.
기존의 레이더 탐지장치는 도 4의 좌측 박스(410) 내에 도시된 바와 같이, 동일한 위상을 갖는 변조신호를 이용하여 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리한다.
도 3을 참조하면, 기존의 레이더 탐지장치는 동일한 위상을 갖는 변조신호를 이용하여 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리함으로써 복수의 펄스 압축신호(320, 322, 324)를 생성할 수 있다. 이러한 경우, 기존의 레이더 탐지장치는 펄스 압축신호(320, 322, 324)를 이용하여 비행 이동체를 탐지할 때, 제1 위치(310)에서의 비행 이동체는 정확하게 탐지할 수 있으나 제2 위치(312)로 이동된 비행 이동체는 펄스 압축신호(322, 324) 사이에 존재하기 때문에 탐지 결과의 오차가 발생하게 된다. 즉, 기존의 레이더 탐지장치는 펄스 압축신호의 신호 간격 구간(Straddling Loss 구간)에 있는 표적 대상체에 대한 정확한 탐지가 어렵다.
이하, 본 발명의 레이더 탐지 방식에서 비행 이동체를 탐지하기 위한 레이더 탐지장치의 동작을 설명하도록 한다.
본 발명의 레이더 탐지장치는 도 4의 우측 박스(420) 내에 도시된 바와 같이, 서로 다른 위상을 갖는 변조신호 각각을 이용하여 레이더 수신신호를 다중 펄스 압축 처리한다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 레이더 탐지장치는 위상 차가 존재하는 2 개의 변조신호 각각을 이용하여 레이더 수신신호를 다중 펄스 압축 처리하고, 다중 펄스 압축 처리된 제1 펄스 압축신호(320, 322, 324)와 제2 펄스 압축신호(330, 332)를 보간 처리하여 보간 펄스 압축신호(340)을 생성한다.
본 발명의 레이더 탐지장치는 제1 위치(310)에서 제2 위치(312)로 비행 이동체가 이동하더라도 보간 펄스 압축신호(340)를 이용하여 펄스 압축신호의 신호 간격 구간(Straddling Loss 구간)에서 발생하는 탐지 결과의 오차를 현저히 감소시킬 수 있다.
도 3 및 도 4에서는 제1 펄스 압축신호(320, 322, 324)와 제2 펄스 압축신호(330, 332)만을 이용하여 보간 펄스 압축신호(340)을 생성하는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 펄스 압축신호(320, 322, 324)의 간격이 기 설정된 기준 간격을 초과하는 경우, 레이더 탐지장치는 도플러에 의한 거리이동으로 인해 발생하는 비정합 손실이 제2 펄스 압축신호(330, 332)만으로 커버되지 않을 것으로 판단된 경우, 제2 펄스 압축신호(330, 332)의 위상 지연 간격을 조정하고, 제3 펄스 압축신호(미도시)를 추가로 생성할 수 있다.
레이더 탐지장치는 제1 펄스 압축신호(320, 322, 324)의 샘플링 주기(τ)의 τ/3로 위상을 지연시킨 제2 변조신호 기반의 제2 펄스 압축신호와 제1 펄스 압축신호(320, 322, 324)의 샘플링 주기(τ)의 (2 * τ)/3로 위상을 지연시킨 제3 변조신호 기반의 제3 펄스 압축신호를 제1 펄스 압축신호(320, 322, 324) 사이 간격 각각에 삽입하여 보간 펄스 압축신호를 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 성능이 개선된 펄스 압축 신호를 나타낸 그래프이다.
도 5의 굵은 실선 결과값(512)은 본 발명의 다중 펄스 압축 방식 기반의 보간 압축신호를 이용하여 표적 대상체를 탐지한 결과를 나타내고, 도 5의 얇은 실선 결과값(514)는 종래의 단일 펄스 압축 방식 기반의 압축신호를 이용하여 표적 대상체를 탐지한 결과를 나타낸다.
도 5의 굵은 실선 결과값(512)에 근거하여 표적 대상체를 탐지할 때 본 발명의 보간 압축신호를 이용함으로써 신호의 신호대잡음비를 향상시킬 수 있고, 표적 대상체의 탐지 거리 오차를 감소시킬 수 있다는 성능 개선 결과(510)을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 신호 수신부 112: 제1 변조신호 생성부
114: 제2 변조신호 생성부 120: 제1 펄스 압축부
130: 제2 펄스 압축부 140: 보간 처리부
150: 펄스 압축신호 출력부

Claims (15)

  1. 표적 대상체로부터 반사된 레이더 수신신호를 획득하는 신호 획득부;
    상기 레이더 수신신호를 제1 샘플링 주기(τ)로 샘플링 처리하여 제1 변조신호를 생성하는 제1 변조신호 생성부;
    상기 제1 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제1 펄스 압축신호를 생성하는 제1 펄스 압축부;
    상기 레이더 수신신호를 제2 샘플링 주기로 샘플링 처리하여 제2 변조신호를 생성하는 제2 변조신호 생성부;
    상기 제2 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제2 펄스 압축신호를 생성하는 제2 펄스 압축부; 및
    상기 제1 펄스 압축신호 및 상기 제2 펄스 압축신호를 보간(Interpolation) 처리하여 보간 펄스 압축신호를 생성하는 보간 처리부를 포함하되,
    상기 제1 변조신호 및 상기 제2 변조신호는 서로 상이한 위상을 갖으며, 상기 제2 변조신호 생성부는 상기 레이더 수신신호에 τ(샘플링 간격)/2 만큼 위상을 지연시킨 상기 제2 샘플링 주기를 이용하여 상기 제2 변조신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 변조신호 및 상기 제2 변조신호는,
    상기 레이더 수신신호의 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변화하는 변조방식을 기반으로 생성된 변조신호인 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 변조신호 생성부는,
    상기 제2 변조신호를 생성하여 상기 제1 변조신호만을 이용하였을 때 발생하는 비정합 손실을 최소화하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보간 처리부는,
    상기 제1 펄스 압축신호에 포함된 샘플링 신호와 상기 제2 펄스 압축신호의 샘플링 신호를 하나의 보간 펄스 압축신호로 보간 처리하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보간 처리부는,
    상기 제1 펄스 압축신호에 포함된 샘플링 신호 사이에 상기 제2 펄스 압축신호의 샘플링 신호를 삽입하여 상기 보간 펄스 압축신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보간 처리부는,
    상기 제1 펄스 압축신호의 샘플링 신호 간격을 기 설정된 기준값과 비교하고, 상기 샘플링 신호 간격이 상기 기준값을 초과하는 경우, 상기 제2 샘플링 주기를 변경하기 위한 피드백 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 피드백 신호에 근거하여 상기 레이더 수신신호를 제3 샘플링 주기로 샘플링 처리하여 제3 변조신호를 생성하는 제3 변조신호 생성부; 및
    상기 제3 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제3 펄스 압축신호를 생성하는 제3 펄스 압축부를 추가로 포함하되,
    상기 제3 변조신호는 상기 제1 변조신호 및 상기 제2 변조신호와 서로 상이한 위상을 갖는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 펄스 압축부는,
    상기 피드백 신호에 근거하여 상기 레이더 수신신호에 τ/3 만큼 위상을 지연시킨 상기 제2 변조신호를 기반으로 상기 제2 펄스 압축신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3 펄스 압축부는,
    상기 피드백 신호에 근거하여 상기 레이더 수신신호에 (2 * τ)/3 만큼 위상을 지연시킨 상기 제3 변조신호를 기반으로 상기 제3 펄스 압축신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  11. 제9항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보간 처리부는,
    상기 제1 펄스 압축신호에 포함된 샘플링 신호 사이에 상기 제2 펄스 압축신호 및 상기 제3 펄스 압축신호 각각의 샘플링 신호를 삽입하여 상기 보간 펄스 압축신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리장치.
  12. 레이더 수신신호 처리장치가 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    표적 대상체로부터 반사된 레이더 수신신호를 획득하는 신호 획득단계;
    상기 레이더 수신신호를 제1 샘플링 주기(τ)로 샘플링 처리하여 제1 변조신호를 생성하는 제1 변조신호 생성단계;
    상기 제1 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제1 펄스 압축신호를 생성하는 제1 펄스 압축단계;
    상기 레이더 수신신호를 제2 샘플링 주기로 샘플링 처리하여 제2 변조신호를 생성하는 제2 변조신호 생성단계;
    상기 제2 변조신호를 기반으로 상기 레이더 수신신호를 펄스 압축 처리하여 제2 펄스 압축신호를 생성하는 제2 펄스 압축단계; 및
    상기 제1 펄스 압축신호 및 상기 제2 펄스 압축신호를 보간(Interpolation) 처리하여 보간 펄스 압축신호를 생성하는 보간 처리단계를 포함하되,
    상기 제1 변조신호 및 상기 제2 변조신호는 서로 상이한 위상을 갖으며, 상기 제2 변조신호 생성단계는 상기 레이더 수신신호에 τ(샘플링 간격)/2 만큼 위상을 지연시킨 상기 제2 샘플링 주기를 이용하여 상기 제2 변조신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 보간 처리단계는,
    상기 제1 펄스 압축신호와 상기 제2 펄스 압축신호를 결합하여 상기 보간 펄스 압축신호를 생성하되,
    상기 제1 펄스 압축신호에 포함된 샘플링 신호 사이에 상기 제2 펄스 압축신호의 샘플링 신호를 삽입하여 상기 보간 펄스 압축신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 수신신호 처리방법.
  15. 컴퓨터에 제12항 및 제14항 중 어느 한 항에 따른 레이더 수신신호 처리방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터프로그램.
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