KR101984274B1 - Apparatus for detecting target and identifying shape in surveillance scout and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치와 그 방법에 관한 것으로, 다수개의 레이저 또는 레이더를 통해 수신되는 표적 반사 신호를 변환하고, 다차원 FFT(Fast Fourier Transform) 데이터를 추출하는 다차원 데이터 추출부, 다차원 FFT 데이터를 윈도윙(windowing) 처리하는 제1 윈도윙 처리부, 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 1차 특성지도를 생성하는 1차 특정지도 생성부 및 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR(Constance False Alarm Rate) 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 표적 탐지 영역 결정부를 포함한다.The present invention relates to a target detection and shape identification apparatus and method for monitoring and reconnaissance, and more particularly, to a multidimensional data extraction unit for converting a target reflection signal received through a plurality of lasers or radars and extracting multidimensional Fast Fourier Transform (FFT) A first windowing processing unit for windowing the multidimensional FFT data, a first specific map generating unit for performing a convolution filtering on the windowed multidimensional FFT data to generate a first characteristic map, And performing a Constant False Alarm Rate (CFAR) filtering on the data of the primary characteristic map to determine a target detection region.

Figure R1020170110147
Figure R1020170110147

Description

감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치와 그 방법{APPARATUS FOR DETECTING TARGET AND IDENTIFYING SHAPE IN SURVEILLANCE SCOUT AND METHOD THEREOF}[0001] DESCRIPTION [0002] APPARATUS FOR DETECTING TARGET AND IDENTIFYING SHAPE IN SURVEILLANCE SCOUT AND METHOD THEREOF [

본 발명은 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치와 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 레이저 또는 레이다를 통해 수신된 반사 신호로부터 획득된 다차원 FFT(Fast Fourier Transform) 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 특성지도를 생성하고, 생성된 특성지도에 CFAR(Constance False Alarm Rate) 필터링을 수행하여 표적 고속 탐지 및 형상 식별을 향상시키는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치와 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a target detection and shape identification apparatus and method, and more particularly, to a multi-dimensional FFT (Fast Fourier Transform) data obtained from a reflection signal received through a laser or a radar, The present invention relates to a target detection and shape identification device for a surveillance and reconnaissance, and a method thereof, for performing high-speed target detection and shape identification by performing a characteristic false alarm rate (CFAR) filtering on a generated characteristic map.

탐색레이더의 기본 임무는 주어진 성능 하에서 최대한 먼 거리의 표적을 탐지하고 스캔단위의 탐지결과를 이용하여 여러 표적들을 추적하는 것이다. 특히, 사격 기능을 가지는 함정용 전투체계에 속하는 대부분의 탐색레이더는 위협표적에 대한 거리, 방위 및 고도 정보를 추적레이더 또는 광학추적시스템(EOTS : Electro-Optical Tracking System)과 같은 정밀추적 장비에 초기 추적정보로 제공하며, 최종적인 사격은 이들 장비를 이용한 정밀 추적으로 이루어진다. 따라서 위협표적에 대한 사격은 한 개의 표적을 정밀하게 탐지 및 추적하는 추적레이더 또는 광학추적장비로부터 제공된 정보에 의해 대부분 수행된다.The primary task of a navigation radar is to detect as many distant targets as possible under a given performance and to track several targets using the results of the scan unit's detection. In particular, most navigational radars belonging to naval combat systems with fire functions are subject to initial tracking of distance, bearing and altitude information on threat targets to precision tracking equipment such as radar or electro-optical tracking systems (EOTS) Information, and the final shot consists of precise tracking using these equipment. Thus, firing against a threat target is largely performed by information provided from a tracking radar or optical tracking equipment that precisely detects and tracks a single target.

하지만, 디지털 신호처리 기술의 발전과 더불어 함정용 탐색레이더도 상대적으로 속도가 느린 대함표적에 대해서는 사격지원기능이 가능케 되었으며, 포탄이 떨어지면서 일으키는 물기둥을 탐지하여 탄착점을 보정할 수 있는 기능 등들도 수행할 수 있게 되었다. 이러한 기능을 수행하기 위해서는 대함표적 또는 물기둥에 대한 정확한 거리 및 방위 정보가 요구되지만, 펄스 도플러 방식을 적용한 함정용 탐색레이더는 수십 미터 단위의 거리 셀과 버스트(burst: 펄스묶음) 단위의 신호처리방식을 사용하기 때문에 높은 거리 정확도와 방위 정확도를 얻기가 쉽지 않다. 거리 정확도를 높이기 위해서는 샘플링 주파수를 증가시켜야 하며, 이는 신호처리기 및 자료처리기의 연산 양 증가를 의미한다.However, along with the development of digital signal processing technology, the navigation search radar is also capable of supporting the shooting support for the relatively slow-speed anti-ship target, and the ability to correct the impact point by detecting the water column caused by the fall of the shell . In order to perform such a function, accurate distance and azimuth information is required for an anti-target or a water column. However, a navigation search radar employing a pulse Doppler method requires a distance cell of tens of meters and a signal processing method of a burst (pulse bundle) It is not easy to obtain high distance accuracy and bearing accuracy. In order to increase the distance accuracy, the sampling frequency must be increased, which means an increase in the amount of operation of the signal processor and the data processor.

이와 관련하여, 한국공개특허 제2015-0035011호는 "표적 탐지 시스템"에 관하여 개시하고 있다.In this regard, Korean Patent Publication No. 2015-0035011 discloses a " target detection system ".

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 레이저 또는 레이다를 통해 수신된 반사 신호로부터 획득된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션 필터링을 수행하여 표적 형상을 높은 확률로 식별할 수 있도록 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치와 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a surveillance and reconnaissance system capable of performing convolution filtering on multidimensional FFT data obtained from a reflected signal received through a laser or a radar to identify a target shape with a high probability And an object of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting a target for use in a vehicle.

또한, 본 발명은 생성된 특성지도에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하고 결정된 표적 탐지 영역을 줌인(zoom-in)하여 처리해야 할 데이터 영역을 축소시키는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치와 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention further provides a target detection and shape identification device for surveillance and reconnaissance, which performs a CFAR filtering on a generated characteristic map to determine a target detection area, and zooms in on the determined target detection area to reduce a data area to be processed. And to provide a method thereof.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치는 다수개의 레이저 또는 레이더를 통해 수신되는 표적 반사 신호를 변환하고, 다차원 FFT(Fast Fourier Transform) 데이터를 추출하는 다차원 데이터 추출부; 다차원 FFT 데이터를 윈도윙(windowing) 처리하는 제1 윈도윙 처리부; 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 1차 특성지도를 생성하는 1차 특정지도 생성부; 및 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR(Constance False Alarm Rate) 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 표적 탐지 영역 결정부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a target detection and shape identification apparatus for a surveillance and reconnaissance system, the target detection and shape identification apparatus for converting a target reflection signal received through a plurality of lasers or radars and extracting multidimensional FFT (Fast Fourier Transform) An extraction unit; A first windowing processing unit for windowing multidimensional FFT data; A first specific map generating unit for performing convolution filtering on the windowed multidimensional FFT data to generate a first characteristic map; And a target detection area determination unit for determining a target detection area by performing a Constant False Alarm Rate (CFAR) filtering on the data of the generated primary characteristic map.

또한, 상기 다차원 데이터 추출부는 표적 반사 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역으로 변환된 신호로부터 FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 다차원 FFT 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.The multi-dimensional data extracting unit may convert the target reflection signal into a signal in the frequency domain, and extract the multi-dimensional FFT data from the signal converted into the frequency domain using Fast Fourier Transform (FFT) algorithm .

또한, 상기 1차 특정지도 생성부는 수평 성분 필터를 기반으로 하는 컨볼루션 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 다차원 FFT 데이터의 영역을 갱신하고, 갱신 결과를 이용하여 1차 특성지도를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first specific map generating unit moves the left-to-right first data located at the upper left of the windowed multidimensional FFT data using convolutional filtering based on a horizontal component filter, And the primary characteristic map is generated by using the update result.

또한, 상기 표적 탐지 영역 결정부는, 생성된 1차 특성지도의 데이터를 윈도윙(windowing) 처리하는 제2 윈도윙 처리부; 및 CFAR 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터별로 표적 탐지 임계값을 생성하는 임계값 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The target detection area determination unit may include a second windowing processing unit for windowing data of the generated primary characteristic map; And CFAR filtering to generate a target detection threshold for each data of the windowed first-order characteristic map while moving from left to right starting from the first data located at the upper left of the data of the windowed first-order characteristic map And a threshold value generating unit.

또한, 상기 표적 탐지 영역 결정부는, 생성된 표적 탐지 임계값과 기 정의된 표적 탐지 레벨값을 비교하는 비교부; 비교 결과, 기 정의된 표적 탐지 레벨값이 생성된 표적 탐지 임계값을 초과하는 경우에 해당하는 데이터를 표적 탐지 데이터로 판단하는 표적 탐지 데이터 판단부; 및 판단된 표적 탐지 데이터를 토대로 표적 탐지 영역을 결정하고, 결정된 표적 탐지 영역을 줌인(zoom-in)하는 탐지 영역 줌인부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also, the target detection area determination unit may include a comparison unit comparing the generated target detection threshold value with a predefined target detection level value; A target detection data determination unit that determines data corresponding to a case where the predefined target detection level value exceeds the generated target detection threshold as a result of the comparison; And a detection area zoom-in unit for determining a target detection area based on the determined target detection data and zooming in on the determined target detection area.

또한, 상기 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링(pooling) 및 컨볼루션(convolution) 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하는 데이터 특성 추출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a data characteristic extracting unit for repeatedly performing pooling and convolution filtering of the data of the determined target detection area to extract data characteristics of a predetermined matrix mxm.

또한, 상기 데이터 특성 추출부는, 결정된 표적 탐지 영역의 데이터를 풀링(pooling)하는 데이터 풀링부; 풀링된 표적 탐지 영역의 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 n차 특성지도를 생성하는 n차 특성지도 생성부; 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하는지 여부를 판단하는 행렬 판단부; 및 판단 결과, 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하면 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하여 다층 신경망 학습 처리를 수행하는 학습 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The data characteristic extraction unit may include a data pooling unit for pooling data of the determined target detection area; An n-th order characteristic map generation unit for generating an n-order characteristic map by performing convolution filtering on data of the pooled target detection area; A matrix determiner for determining whether the generated nth order characteristic map corresponds to a preset matrix; And a learning processor for performing a multi-layer neural network learning process by extracting data characteristics of a predetermined matrix mxm when the generated n-th characteristic map corresponds to a preset matrix.

또한, 상기 다층 신경망 학습 처리가 수행된 데이터 특성으로부터 표적 형상에 대한 정보를 포함하는 벡터 특성값을 도출하는 벡터 특성값 도출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a vector characteristic value derivation unit for deriving a vector characteristic value including information on the target shape from the data characteristics on which the multi-layer neural network learning process is performed.

또한, 상기 도출된 벡터 특성값과 기 정의된 벡터 테이블을 매칭하여 레이저 또는 레이더가 탐지한 표적의 형상을 식별하는 표적 형상 식별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a target shape identifying unit for identifying the shape of the target detected by the laser or the radar by matching the derived vector characteristic value with a predefined vector table.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법은 다차원 데이터 추출부에 의해, 다수개의 레이저 또는 레이더를 통해 수신되는 표적 반사 신호를 변환하고, 다차원 FFT(Fast Fourier Transform) 데이터를 추출하는 단계; 제1 윈도윙 처리부에 의해, 다차원 FFT 데이터를 윈도윙(windowing) 처리하는 단계; 1차 특정지도 생성부에 의해, 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 1차 특성지도를 생성하는 단계; 및 표적 탐지 영역 결정부에 의해, 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR(Constance False Alarm Rate) 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a target detection and shape identification method for a surveillance and reconnaissance system, which comprises: a multi-dimensional data extractor for converting a target reflection signal received through a plurality of lasers or radars; a multidimensional FFT (Fast Fourier Transform ) Extracting data; Windowing the multidimensional FFT data by a first windowing processor; Performing a convolution filtering on the windowed multidimensional FFT data by the primary specific map generating unit to generate a primary characteristic map; And determining a target detection region by performing a Constant False Alarm Rate (CFAR) filtering on the generated data of the primary characteristic map by the target detection region determination unit.

또한, 다수개의 레이저 또는 레이더를 통해 수신되는 표적 반사 신호를 변환하고, 다차원 FFT 데이터를 추출하는 단계는, 표적 반사 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역으로 변환된 신호로부터 FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 다차원 FFT 데이터를 추출하는 것을 특징으로 한다.The step of converting the target reflection signal received through the plurality of lasers or the radar and extracting the multidimensional FFT data includes the steps of converting the target reflection signal into a signal in the frequency domain, Dimensional FFT data using a transform algorithm.

또한, 상기 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션 필터링을 수행하여 1차 특성지도를 생성하는 단계는, 수평 성분 필터를 기반으로 하는 컨볼루션 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 다차원 FFT 데이터의 영역을 갱신하고, 갱신 결과를 이용하여 1차 특성지도를 생성하는 것을 특징으로 한다.The step of performing convolutional filtering on the windowed multidimensional FFT data to generate a first-order characteristic map may include generating a first-order characteristic map by using convolutional filtering based on a horizontal component filter, Dimensional FFT data by moving from left to right starting from the first data located in the first data region, and generating a first-order characteristic map by using the update result.

또한, 상기 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 단계는, 생성된 1차 특성지도의 데이터를 윈도윙 처리하는 단계;CFAR 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터별로 표적 탐지 임계값을 생성하는 단계; 생성된 표적 탐지 임계값과 기 정의된 표적 탐지 레벨값을 비교하는 단계; 비교 결과, 기 정의된 표적 탐지 레벨값이 생성된 표적 탐지 임계값을 초과하는 경우에 해당하는 데이터를 표적 탐지 데이터로 판단하는 단계; 및 판단된 표적 탐지 데이터를 토대로 표적 탐지 영역을 결정하고, 결정된 표적 탐지 영역을 줌인(zoom-in)하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The step of performing the CFAR filtering on the generated data of the primary characteristic map to determine the target detection area may include windowing the generated data of the primary characteristic map and performing windowing processing using the CFAR filtering, Generating a target detection threshold for each data of the windowed primary characteristic map while moving from left to right starting from the first data located at the upper left of the data of the primary characteristic map; Comparing the generated target detection threshold value with a predefined target detection level value; Determining as target detection data if the comparison result indicates that the predefined target detection level value exceeds the generated target detection threshold value; And determining a target detection area based on the determined target detection data and zooming in on the determined target detection area.

또한, 상기 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 단계 이후에, 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링(pooling) 및 컨볼루션(convolution) 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하는 단계가 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, pooling and convolution filtering of the data of the determined target detection area is repeatedly performed after the CFAR filtering is performed on the generated data of the primary characteristic map to determine the target detection area And extracting a data property of a predetermined matrix mxm.

또한, 상기 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링 및 컨볼루션 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬의 데이터 특성을 추출하는 단계는, 결정된 표적 탐지 영역의 데이터를 풀링(pooling)하는 단계; 풀링된 표적 탐지 영역의 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 n차 특성지도를 생성하는 단계; 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하는지 여부를 판단하는 단계; 및 판단 결과, 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하면 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하여 다층 신경망 학습 처리를 수행하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The step of repeatedly performing pooling and convolution filtering of data of the target detection area to extract data characteristics of a predetermined matrix may include: pooling data of the determined target detection area; Performing convolution filtering on the data of the pooled target detection area to generate an n-dimensional characteristic map; Determining whether the generated nth order characteristic map corresponds to a preset matrix; And performing a multi-layer neural network learning process by extracting data characteristics of a predetermined matrix (mxm) if the generated n-dimensional characteristic map corresponds to a predetermined matrix as a determination result.

또한, 상기 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링 및 컨볼루션 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬의 데이터 특성을 추출하는 단계 이후에, 다층 신경망 학습 처리가 수행된 데이터 특성으로부터 표적 형상에 대한 정보를 포함하는 벡터 특성값을 도출하는 단계; 및 도출된 벡터 특성값과 기 정의된 벡터 테이블을 매칭하여 레이저 또는 레이더가 탐지한 표적의 형상을 식별하는 단계;가 이루어지는 것을 특징으로 한다.After the data characteristic of the predetermined matrix is extracted by performing pooling and convolution filtering of the data of the determined target detection area repeatedly, information on the target shape is included in the data characteristic of the multi-layer neural network learning process Deriving a vector characteristic value to be applied to the object; And identifying the shape of the target detected by the laser or the radar by matching the derived vector characteristic value and the predefined vector table.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치와 그 방법은 레이저 또는 레이다를 통해 수신된 반사 신호로부터 획득된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션 필터링을 수행하여 특정 지도를 생성함으로써, 특정 위치에 존재하는 표적의 신호 값을 주변 노이즈 대비하여 두드러지게 하여 표적 형상을 높은 확률로 식별할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, the target detection and shape identifying apparatus and method for monitoring and reconnaissance according to the present invention can perform convolution filtering on multidimensional FFT data obtained from a reflected signal received through a laser or a radar to generate a specific map , The signal value of a target existing at a specific position can be distinguished from the surrounding noise, so that the target shape can be identified with a high probability.

또한, 본 발명은 생성된 특성지도에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하고 결정된 표적 탐지 영역을 줌인하여 처리해야 할 데이터 영역을 축소시켜 처리하는 데이터량을 최소화하고, 풀링(pooling)을 통해 데이터 수를 줄여 고속처리를 가능하게 하는 효과가 있다.In addition, the present invention minimizes the amount of data to be processed by reducing the data area to be processed by determining the target detection area by performing CFAR filtering on the generated characteristic map, zooming in on the determined target detection area, The number of data can be reduced and high-speed processing can be performed.

이를 통해, 본 발명은 표적 탐지와 형상 식별을 동시에 수행할 수 있다.Thus, the present invention can simultaneously perform target detection and shape identification.

도 1은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치에 채용되는 1차 특정지도 생성부에서 이루어지는 컨볼루션 필터링 및 표적 탐지 영역 결정부에서 이루어지는 CFAR 필터링을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치에 채용되는 표적 형상 식별부에서 이루어지는 벡터 특성값과 기 정의된 벡터 테이블 매칭을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치에 채용되는 표적 탐지 영역 결정부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치에 채용되는 데이터 특성 추출부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법의 순서를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법에서 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 단계를 자세하게 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법에서 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링 및 컨볼루션 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬의 데이터 특성을 추출하는 단계를 자세하게 설명하기 위한 순서도이다.
FIG. 1 is a view for explaining a configuration of a target detection and shape identifying apparatus for surveillance and reconnaissance according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining CFAR filtering performed by the convolutional filtering and target detection area determination unit, which is performed in the primary specific-map generation unit employed in the target detection and shape identification apparatus for surveillance and reconnaissance according to the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining vector characteristic values and pre-defined vector table matching performed by the target shape identifying unit employed in the target detection and shape identifying apparatus for surveillance and reconnaissance according to the present invention.
4 is a diagram for explaining the detailed configuration of a target detection area determination unit employed in the target detection and shape identification apparatus for surveillance and reconnaissance according to the present invention.
5 is a view for explaining the detailed configuration of a data characteristic extracting unit employed in the target detection and shape identifying apparatus for surveillance and reconnaissance according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the sequence of the target detection and shape identification method according to the present invention.
FIG. 7 is a flowchart for explaining details of a step of determining a target detection region by performing CFAR filtering on data of a primary characteristic map generated in the method for detecting and searching for a target for surveillance and reconnaissance according to the present invention.
8 is a flow chart for explaining in detail the step of extracting data characteristics of a predetermined matrix by repeatedly performing pooling and convolution filtering of data of the target detection area determined in the target detection and shape identification method for surveillance and reconnaissance according to the present invention to be.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions shall not preclude the presence or addition of a plurality of expressions inclusive or combinations thereof, unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, Numbers, steps, operations, components, and components.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the same reference numerals will be used for the same constituent elements in the drawings, and redundant explanations for the same constituent elements will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치에 채용되는 1차 특정지도 생성부에서 이루어지는 컨볼루션 필터링 및 표적 탐지 영역 결정부에서 이루어지는 CFAR 필터링을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치에 채용되는 표적 형상 식별부에서 이루어지는 벡터 특성값과 기 정의된 벡터 테이블 매칭을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a configuration of a target detection and shape identifying apparatus for a surveillance and reconnaissance according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a first specific map generating unit FIG. 3 is a view for explaining CFAR filtering performed by the convolutional filtering and target detection area determining unit in the target shape identifying unit used in the target detection and shape identifying apparatus for surveillance and reconnaissance according to the present invention. And a vector table matching that is defined in advance.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치(100)는 다차원 데이터 추출부(110), 제1 윈도윙 처리부(120), 제1 특성지도 생성부(130), 표적 탐지 영역 결정부(140), 데이터 특성 추출부(150), 벡터 특성값 도출부(160) 및 표적 형상 식별부(170)를 포함한다.1, the monitoring and reconnaissance target detection and shape identification apparatus 100 includes a multidimensional data extraction unit 110, a first windowing processing unit 120, a first characteristic map generation unit 130 A target characteristic determining unit 140, a data characteristic extracting unit 150, a vector characteristic value deriving unit 160,

다차원 데이터 추출부(110)는 다수개의 레이저 또는 레이더를 통해 수신되는 표적 반사 신호를 변환하고, 다차원 FFT(Fast Fourier Transform) 데이터를 추출한다. 이때, 다수개의 레이저 또는 레이더의 개수 등 물리적 특성에 따라 추출되는 데이터는 시간 및 공간적으로 분리되므로 다차원 데이터를 구성할 수 있다. The multidimensional data extraction unit 110 converts the target reflection signal received through a plurality of lasers or radars and extracts multidimensional FFT (Fast Fourier Transform) data. At this time, the data extracted according to the physical characteristics such as the number of the laser or the number of the radar is separated in time and spatially so that the multidimensional data can be constituted.

보다 자세하게, 다차원 데이터 추출부(110)는 수신되는 표적 반사 신호가 시간 영역의 신호이므로 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역으로 변환된 신호로부터 FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 다차원 FFT 데이터를 추출한다.More specifically, the multi-dimensional data extractor 110 converts the received target reflection signal into a frequency-domain signal because it is a time-domain signal, and outputs the multi-dimensional FFT data (FFT data) using a Fast Fourier Transform .

제1 윈도윙 처리부(120)는 다차원 FFT 데이터를 도 2와 같이 윈도윙(windowing) 처리한다.The first windowing processing unit 120 performs multidimensional FFT data windowing processing as shown in FIG.

1차 특성지도 생성부(130)는 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 1차 특성지도를 생성한다.The primary characteristic map generation unit 130 performs convolution filtering on the windowed multidimensional FFT data to generate a primary characteristic map.

1차 특정지도 생성부(130)는 컨볼루션 필터링을 이용하여 도 2에 도시된 바와 같이 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터(K11)를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 3X3 다차원 FFT 데이터의 영역을 갱신하고, 마지막 데이터(K1010)까지 갱신된 결과를 이용하여 1차 특성지도를 생성한다.2, the first specific map generating unit 130 moves from left to right starting from the first data (K11) positioned at the upper left of the windowed multidimensional FFT data using convolution filtering, The region of the multidimensional FFT data is updated, and the primary characteristic map is generated using the updated result up to the last data (K1010).

이를 통해, 다차원 FFT 데이터 상에 포함된 표적 신호는 강조되고 노이즈 신호는 블러링 될 수 있다. 이는 다차원 FFT 데이터에서 특정 위치에 존재하는 표적 신호의 값이 주변 노이즈 대비 두드러지게 커진다는 것을 의미한다.Thereby, the target signal included on the multidimensional FFT data can be emphasized and the noise signal can be blurred. This means that the value of the target signal existing at a specific position in the multidimensional FFT data becomes significantly larger than the surrounding noise.

그리고 1차 특정지도 생성부(130)는 컨볼루션 필터링 시 수평 성분 필터를 사용한다. 이때, 수평 성분 필터는 0이 아닌 실수값을 할당하고 다른 성분은 0으로 하는 필터이다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해, 3x3 크기의 필터 Fij를 사용하였고 F2j=1, j=1,2,3을 부여했다. 여기서, 나머지 성분은 Fij=0, if i≠2로 설정했다. 이때, 필터의 높이와 넓이는 각각 3이다. 일반적인 필터는 원본 이미지 크기보다 작은 nxn 정방행렬을 사용하지만 비정방행렬이어도 상관없다.The primary specific map generating unit 130 uses a horizontal component filter for convolution filtering. At this time, the horizontal component filter is a filter that assigns a non-zero real value and the other component is zero. In Fig. 2, for convenience of explanation, a 3x3 filter Fij is used, and F2j = 1, j = 1, 2, and 3 are given. Here, the remaining components are set to Fij = 0 and if i? 2. At this time, the height and width of the filter are 3, respectively. A typical filter uses an nxn square matrix that is smaller than the original image size, but it may be a non-regular matrix.

참고로 컨볼루션 필터링의 수학적 표현은 아래와 같다.For reference, the mathematical expression of convolutional filtering is as follows.

Figure 112017084140661-pat00001
Figure 112017084140661-pat00001

여기서, K는 FFT data의 성분 중 i번째 열, j번째 행의 데이터를 나타낸다. Here, K represents data of the i-th column and the j-th row among the components of the FFT data.

표적 탐지 영역 결정부(140)는 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR(Constance False Alarm Rate) 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정한다.The target detection area determination unit 140 performs a Constant False Alarm Rate (CFAR) filtering on the data of the generated primary characteristic map to determine a target detection area.

표적 탐지 영역 결정부(140)는 생성된 1차 특성지도의 데이터를 윈도윙 처리한 다음 CFAR 필터링을 이용하여 도 2에 도시된 바와 같이 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터(K11)를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 마지막 데이터(K1010)까지 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터별로 표적 탐지 임계값(thresholding,Tij)을 생성한다.The target detection area determination unit 140 performs windowing processing on the generated data of the primary characteristic map, and then, using CFAR filtering, as shown in FIG. 2, Starting from the first data (K11), the target detection threshold (Tij) is generated for each data of the windowed first-order characteristic map from the left to the right with the last data (K1010).

표적 탐지 영역 결정부(140)는 표적 탐지 임계값이 생성되면 기 정의된 표적 탐지 레벨값(Kij)과 비교하여 탐지 조건(Kij>Tij)에 만족하면 표적 신호로 판단하고 표적 탐지 영역을 결정한다. 여기서, 표적 탐지 영역이 결정되면 이후 데이터 영역을 모두 필터링할 필요가 없다. When the target detection threshold value is generated, the target detection area determination unit 140 compares the target detection threshold value Kij with the predefined target detection level value Kij and determines the target detection area as a target signal if the detection condition (Kij> Tij) is satisfied . Here, if the target detection area is determined, it is not necessary to filter all the data areas thereafter.

따라서, 표적 탐지 영역 결정부(140)는 표적 탐지 영역을 줌인(zoom-in)하여 해당 영역의 데이터만 이후 신호처리의 입력으로 사용한다.Therefore, the target detection area determination unit 140 zooms in on the target detection area and uses only the data of the corresponding area as an input of the signal processing.

데이터 특성 추출부(150)는 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링(pooling) 및 컨볼루션(convolution) 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출한다.The data characteristic extractor 150 repeatedly performs pooling and convolution filtering of the data of the determined target detection area to extract data characteristics of a predetermined matrix mxm.

여기서, 필터링 과정은 입력 데이터 이미지의 특성을 추출하는 것이 목적이기 때문에 처리해야 할 데이터의 양은 여전히 원본 데이터에서 크게 줄어들지 않는다. 이를 해결하기 위해 데이터 특성 추출부(150)는 풀링 과정을 수행한다. 이때, 풀링은 컨볼루션 필터링으로 입력 데이터의 특성을 추출하고 나면 이웃하고 있는 데이터 간 대비율(contrast)을 높이고 데이터 수를 줄이는 역할을 한다. 여기서, 풀링 방법에는 최대 풀링, 평균 풀링, 확률적 풀링 중 하나를 적용할 수 있으며 이에 한정되지 않고 데이터의 특성에 따라 적절한 것을 선택하는 것이 바람직하다.Here, since the filtering process is intended to extract the characteristics of the input data image, the amount of data to be processed is still not significantly reduced from the original data. In order to solve this problem, the data property extracting unit 150 performs a pooling process. At this time, the pulling function extracts characteristics of the input data by convolution filtering and increases the contrast between neighboring data and reduces the number of data. In this case, one of the maximum pooling, the average pooling, and the probabilistic pooling may be applied to the pooling method, but it is preferable to select an appropriate one according to the characteristics of the data.

데이터 특성 추출부(150)는 반복적으로 풀링 및 컨볼루션 필터링이 수행되어 기 설정된 행렬을 이루게 되면, 해당 행렬의 데이터 특성을 추출한 뒤 압축하고 최초 입력 데이터가 어느 그룹에 속하는 지를 판별하는 학습 및 분류과정을 수행한다. 이때, 학습과정은 다층 신경망 학습 처리를 통해 이루어진다.The data characteristic extracting unit 150 extracts data characteristics of the corresponding matrix by performing pooling and convolution filtering repeatedly and performs convolution filtering to extract a data characteristic of the corresponding matrix, . At this time, the learning process is performed through the multi-layer neural network learning process.

벡터 특성값 도출부(160)는 다층 신경망 학습 처리가 수행된 데이터 특성으로부터 표적 형상에 대한 정보를 포함하는 m차 벡터 특성값을 도출한다. 이때, 벡터 특성값은 표적 형상에 대한 정보를 포함하고 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같은 전차, 비행기, 건물 등 서로 다른 형상의 표적에 대한 정보이다.The vector characteristic value deriving unit 160 derives an m-th order vector characteristic value including information on the target shape from the data characteristic in which the multi-layer neural network learning process is performed. At this time, the vector characteristic value includes information on the target shape. For example, information on targets having different shapes such as a train, an airplane, and a building as shown in Fig.

표적 형상 식별부(170)는 도출된 벡터 특성값과 기 정의된 벡터 테이블을 도 3에 도시된 바와 같이 매칭하여 레이저 또는 레이더가 탐지한 표적의 형상을 식별한다. 즉, 표적 형상 식별부(170)는 매칭을 통해 표적의 형상이 어떤 물체와 유사한지를 식별할 수 있다. 도 3에서는 표적의 형상이 전차일 확률이 90%이고, 비행기일 확률은 10% 그리고 건물일 확률은 3%로 해석된다.The target shape identifying unit 170 identifies the shape of the target detected by the laser or radar by matching the derived vector characteristic value and the predefined vector table as shown in FIG. That is, the target shape identifying unit 170 can identify which object the shape of the target is similar to through the matching. In Fig. 3, the probability of a target being a train is 90%, the probability of an airplane is 10%, and the probability of a building is 3%.

도 4는 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치에 채용되는 표적 탐지 영역 결정부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining the detailed configuration of a target detection area determination unit employed in the target detection and shape identification apparatus for surveillance and reconnaissance according to the present invention.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 표적 탐지 영역 결정부(140)는 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR(Constance False Alarm Rate) 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정한다.Referring to FIG. 4, the target detection area determination unit 140 determines a target detection area by performing a Constant False Alarm Rate (CFAR) filtering on the data of the generated primary characteristic map.

이를 위해, 표적 탐지 영역 결정부(140)는 제2 윈도윙 처리부(141), 임계값 생성부(142), 비교부(143), 표적 탐지 데이터 판단부(144) 및 탐지 영역 줌인부(145)를 포함할 수 있다.The target detection area determination unit 140 includes a second windowing processing unit 141, a threshold value generation unit 142, a comparison unit 143, a target detection data determination unit 144, and a detection area zooming in unit 145 ).

제2 윈도윙 처리부(141)는 생성된 1차 특성지도의 데이터를 윈도윙 처리한다.The second windowing processing unit 141 performs windowing processing on the generated primary characteristic map data.

임계값 생성부(142)는 CFAR 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터별로 표적 탐지 임계값을 생성한다.The threshold value generation unit 142 moves the data from the left top to the right of the windowed first-order characteristic map data using the CFAR filtering, Thereby generating a target detection threshold.

비교부(143)는 생성된 표적 탐지 임계값과 기 정의된 표적 탐지 레벨값을 비교한다.The comparing unit 143 compares the generated target detection threshold value with the predefined target detection level value.

표적 탐지 데이터 판단부(144)는 비교 결과, 기 정의된 표적 탐지 레벨값이 생성된 표적 탐지 임계값을 초과하는 경우에 해당하는 데이터를 표적 탐지 데이터로 판단한다.The target detection data determination unit 144 determines that the data corresponding to the target detection level value exceeds the target detection threshold value as a result of the comparison, as the target detection data.

탐지 영역 줌인부(145)는 판단된 표적 탐지 데이터를 토대로 표적 탐지 영역을 결정하고, 결정된 표적 탐지 영역을 줌인(zoom-in)한다.The detection area zoom-in unit 145 determines a target detection area based on the determined target detection data, and zoom-in the determined target detection area.

도 5는 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치에 채용되는 데이터 특성 추출부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the detailed configuration of a data characteristic extracting unit employed in the target detection and shape identifying apparatus for surveillance and reconnaissance according to the present invention.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 데이터 특성 추출부(150)는 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링(pooling) 및 컨볼루션(convolution) 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출한다.5, the data characteristic extracting unit 150 according to the present invention repeatedly performs pooling and convolution filtering of data of the determined target detection area to generate a data mxm of a predetermined matrix mxm Extract the data properties.

이를 위해, 데이터 특성 추출부(150)는 데이터 풀링부(151), 특성지도 생성부(152), 행렬 판단부(153) 및 학습 처리부(154)를 포함한다.To this end, the data characteristic extraction unit 150 includes a data pooling unit 151, a characteristic map generation unit 152, a matrix determination unit 153, and a learning processing unit 154.

데이터 풀링부(151)는 결정된 표적 탐지 영역의 데이터를 풀링(pooling)한다.The data pooling unit 151 pools the data of the determined target detection area.

n차 특성지도 생성부(152)는 풀링된 표적 탐지 영역의 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 n차 특성지도를 생성한다.The n-dimensional characteristic map generation unit 152 performs convolution filtering on the data of the pooled target detection area to generate an n-dimensional characteristic map.

행렬 판단부(153)는 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하는지 여부를 판단한다.The matrix determiner 153 determines whether the generated n-order characteristic map corresponds to a preset matrix.

학습 처리부(154)는 판단 결과, 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하면 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하여 다층 신경망 학습 처리를 수행한다.If the generated n-dimensional characteristic map corresponds to a preset matrix, the learning processing unit 154 extracts data characteristics of a predetermined matrix mxm and performs a multi-layer neural network learning process.

도 6은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법의 순서를 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart for explaining the sequence of the target detection and shape identification method according to the present invention.

도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법은 앞서 설명한 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치를 이용하는 것으로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 6, the target detection and shape identification method for surveillance and reconnaissance according to the present invention uses the above-described target detection and shape identification apparatus for surveillance and reconnaissance, and a description thereof will be omitted.

먼저, 다수개의 레이저 또는 레이더를 통해 수신되는 표적 반사 신호를 변환하고, 다차원 FFT(Fast Fourier Transform) 데이터를 추출한다(S100). First, a target reflection signal received through a plurality of lasers or radars is converted, and multi-dimensional FFT (Fast Fourier Transform) data is extracted (S100).

S100 단계는 수신되는 표적 반사 신호가 시간 영역의 신호이므로 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역으로 변환된 신호로부터 FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 다차원 FFT 데이터를 추출한다.In step S100, the received target reflection signal is a signal in the time domain, and therefore, the received signal is converted into a signal in the frequency domain, and the multi-dimensional FFT data is extracted from the signal converted into the frequency domain using Fast Fourier Transform (FFT) algorithm.

다음, 다차원 FFT 데이터를 윈도윙(windowing) 처리한다(S110).Next, the multidimensional FFT data is windowed (S110).

다음, 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 1차 특성지도를 생성한다(S120). Next, convolution filtering is performed on the windowed multidimensional FFT data to generate a primary characteristic map (S120).

S120 단계는 컨볼루션 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터(K11)를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 3X3 다차원 FFT 데이터의 영역을 갱신하고, 마지막 데이터(K1010)까지 갱신된 결과를 이용하여 1차 특성지도를 생성한다.In step S120, the area of the 3x3 multidimensional FFT data is updated while shifting from left to right starting from the first data (K11) located at the upper left of the windowed multidimensional FFT data using the convolutional filtering, and the last data (K1010) To generate a first-order characteristic map.

다음, 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR(Constance False Alarm Rate) 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정한다(S130).Next, a target detection area is determined by performing Constance False Alarm Rate (CFAR) filtering on the data of the generated primary characteristic map (S130).

S130 단계는 생성된 1차 특성지도의 데이터를 윈도윙 처리한 다음 CFAR 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터(K11)를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 마지막 데이터(K1010)까지 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터별로 표적 탐지 임계값(thresholding,Tij)을 생성하고, 표적 탐지 임계값이 생성되면 기 정의된 표적 탐지 레벨값(Kij)과 비교하여 탐지 조건(Kij>Tij)에 만족하면 표적 신호로 판단하고 표적 탐지 영역을 결정한다. In operation S130, the data of the generated primary characteristic map is subjected to windowing processing and then moved from left to right starting from the first data (K11) located at the upper left of the data of the windowed primary characteristic map using CFAR filtering The target detection threshold value (Tij) is generated for each data of the windowed primary characteristic map up to the last data (K1010), and when the target detection threshold value is generated, it is compared with the predefined target detection level value (Kij) And if it satisfies the detection condition (Kij > Tij), it is determined as a target signal and the target detection area is determined.

다음, 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링(pooling) 및 컨볼루션(convolution) 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출한다(S140).Next, pooling and convolution filtering of the data of the determined target detection area are repeatedly performed to extract data characteristics of a predetermined matrix mxm (S140).

S140 단계는 반복적으로 풀링 및 컨볼루션 필터링이 수행되어 기 설정된 행렬을 이루게 되면, 해당 행렬의 데이터 특성을 추출한 뒤 압축하고 최초 입력 데이터가 어느 그룹에 속하는 지를 판별하는 학습 및 분류과정을 수행한다. In step S140, if pooling and convolution filtering are repeatedly performed to form a predetermined matrix, a learning and classification process is performed to extract data characteristics of the corresponding matrix, compress the data, and determine which group the initial input data belongs to.

다음, 다층 신경망 학습 처리가 수행된 데이터 특성으로부터 표적 형상에 대한 정보를 포함하는 m차 벡터 특성값을 도출한다(S150). Next, an m-th order vector characteristic value including information on the target shape is derived from the data characteristic in which the multi-layer neural network learning process is performed (S150).

다음, 도출된 벡터 특성값과 기 정의된 벡터 테이블을 매칭하여 레이저 또는 레이더가 탐지한 표적의 형상을 식별한다(S160). Next, the derived vector characteristic value is matched with the pre-defined vector table to identify the shape of the target detected by the laser or radar (S160).

도 7은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법에서 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 단계를 자세하게 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 7 is a flowchart for explaining details of a step of determining a target detection region by performing CFAR filtering on data of a primary characteristic map generated in the method for detecting and searching for a target for surveillance and reconnaissance according to the present invention.

도 7을 참조하여 설명하면, 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 단계는 먼저 생성된 1차 특성지도의 데이터를 윈도윙 처리한다(S200).Referring to FIG. 7, in the step of performing CFAR filtering on the generated data of the primary characteristic map to determine the target detection area, the data of the primary characteristic map generated is subjected to windowing processing (S200).

다음, CFAR 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터별로 표적 탐지 임계값을 생성한다(S210).Next, the target detection threshold is generated for each data of the windowed primary characteristic map, moving from left to right starting from the first data located at the upper left of the data of the windowed first characteristic map using CFAR filtering (S210).

다음, 생성된 표적 탐지 임계값과 기 정의된 표적 탐지 레벨값을 비교한다(S220).Next, the generated target detection threshold value is compared with the predefined target detection level value (S220).

다음, 비교 결과, 기 정의된 표적 탐지 레벨값이 생성된 표적 탐지 임계값을 초과하는 경우에 해당하는 데이터를 표적 탐지 데이터로 판단한다(S230).Next, as a result of the comparison, if the predefined target detection level value exceeds the generated target detection threshold, the data corresponding to the target detection level is determined as the target detection data (S230).

다음, 판단된 표적 탐지 데이터를 토대로 표적 탐지 영역을 결정하고, 결정된 표적 탐지 영역을 줌인(zoom-in)한다(S240).Next, the target detection area is determined based on the determined target detection data, and the determined target detection area is zoomed-in (S240).

도 8은 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법에서 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링 및 컨볼루션 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬의 데이터 특성을 추출하는 단계를 자세하게 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flow chart for explaining in detail the step of extracting data characteristics of a predetermined matrix by repeatedly performing pooling and convolution filtering of data of the target detection area determined in the target detection and shape identification method for surveillance and reconnaissance according to the present invention to be.

도 8을 참조하여 설명하면, 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링 및 컨볼루션 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬의 데이터 특성을 추출하는 단계는 먼저 결정된 표적 탐지 영역의 데이터를 풀링(pooling)한다(S300).Referring to FIG. 8, in the step of repeatedly performing pooling and convolution filtering of data of the determined target detection area and extracting data characteristics of a predetermined matrix, the data of the target detection area is pooled S300).

다음, 풀링된 표적 탐지 영역의 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 n차 특성지도를 생성한다(S310).Next, convolution filtering is performed on the data of the pooled target detection area to generate an n-dimensional characteristic map (S310).

다음, 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하는지 여부를 판단한다(S320).Next, it is determined whether the generated n-th characteristic map corresponds to a preset matrix (S320).

다음, S320 단계의 판단 결과, 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하지 않으면 S300 단계로 돌아간다.If it is determined in step S320 that the generated n-dimensional characteristic map does not correspond to the predetermined matrix, the process returns to step S300.

한편, S320 단계의 판단 결과, 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하면 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하여 다층 신경망 학습 처리를 수행한다(S330).If it is determined in step S320 that the generated nth-order characteristic map corresponds to a preset matrix, the multi-layer neural network learning process is performed by extracting data characteristics of a predetermined matrix mxm (S330).

이처럼, 본 발명에 따른 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치와 그 방법은 레이저 또는 레이다를 통해 수신된 반사 신호로부터 획득된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션 필터링을 수행하여 특정 지도를 생성함으로써, 특정 위치에 존재하는 표적의 신호 값을 주변 노이즈 대비하여 두드러지게 하여 표적 형상을 높은 확률로 식별할 수 있다.As described above, the apparatus and method for target detection and shape identification for surveillance and reconnaissance according to the present invention can perform convolutional filtering on multidimensional FFT data obtained from a reflected signal received through a laser or a radar to generate a specific map, It is possible to identify the target shape with high probability by making the signal value of the existing target stand out compared with the surrounding noise.

또한, 본 발명은 생성된 특성지도에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하고 결정된 표적 탐지 영역을 줌인하여 처리해야 할 데이터 영역을 축소시켜 처리하는 데이터량을 최소화하고, 풀링(pooling)을 통해 데이터 수를 줄여 고속처리를 가능하게 한다.In addition, the present invention minimizes the amount of data to be processed by reducing the data area to be processed by determining the target detection area by performing CFAR filtering on the generated characteristic map, zooming in on the determined target detection area, The number of data is reduced to enable high-speed processing.

이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서 혹은 이들 중 하나 이상이 조합에서 구현 가능하다. The functional operations described herein and the embodiments of the present subject matter may be implemented in digital electronic circuitry, computer software, firmware, or hardware, including any of the structures disclosed herein and their structural equivalents, It is possible.

본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상이 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위하여 혹은 그 동작을 제어하기 위하여 유형의 프로그램 매체 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상이 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 혹은 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 혹은 이들 중 하나 이상이 조합일 수 있다.Embodiments of the subject matter described herein may be implemented as one or more computer program products, that is, one or more of computer program instructions encoded on a type of program medium for execution by, or control of, a data processing apparatus May be implemented as a module. The type of program medium may be a propagated signal or a computer readable medium. A propagated signal is an artificially generated signal, such as a machine-generated electrical, optical or electromagnetic signal, generated to encode information for transmission to a suitable receiver device for execution by a computer. The computer-readable medium can be a machine-readable storage device, a machine-readable storage substrate, a memory device, a combination of materials that affect the machine readable propagation type signal, or a combination of one or more of the foregoing.

컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. A computer program (also known as a program, software, software application, script or code) may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted language, a priori or procedural language, Components, subroutines, or other units suitable for use in a computer environment.

컴퓨터 프로그램은 파일 장치의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상이 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상이 스크립트) 내에 저장될 수 있다. The computer program does not necessarily correspond to the file of the file device. The program may be stored in a single file provided to the requested program or in a file that contains multiple interactive files (e.g., one or more of which store a module, subprogram, or portion of code) And may be stored in some (e.g., one or more scripts stored in a markup language document).

컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.A computer program may be deployed to run on multiple computers or on one computer, located on a single site or distributed across multiple sites and interconnected by a communications network.

부가적으로, 본 특허문헌에서 기술하는 논리 흐름과 구조적인 블록도는 개시된 구조적인 수단의 지원을 받는 대응하는 기능과 단계의 지원을 받는 대응하는 행위 및/또는 특정한 방법을 기술하는 것으로, 대응하는 소프트웨어 구조와 알고리즘과 그 등가물을 구축하는 데에도 사용 가능하다. Additionally, the logic flows and structural block diagrams described in this patent document describe corresponding actions and / or specific methods supported by corresponding functions and steps supported by the disclosed structural means, It can also be used to build software structures and algorithms and their equivalents.

본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상이 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상이 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.The processes and logic flows described herein may be performed by one or more programmable processors that execute one or more computer programs to perform functions by operating on input data and generating output.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 종류의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상이 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 혹은 양자로부터 명령어와 데이터를 수신할 것이다. Processors suitable for the execution of computer programs include, for example, any one or more of a general purpose and special purpose microprocessor and any kind of digital computer. Generally, a processor will receive instructions and data from read-only memory, random access memory, or both.

컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 메모리 장치 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기광학 디스크나 광학 디스크와 같은 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 대량 저장 장치로부터 데이터를 수신하거나 그것으로 데이터를 전송하거나 혹은 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 장치를 가질 필요가 없다.A core element of a computer is a processor for performing one or more memory devices and instructions for storing instructions and data. In addition, the computer is typically configured to be operable to receive data from, or transmit data to, one or more mass storage devices for storing data, such as magnetic, magneto-optical disks, or optical disks, Or < / RTI > However, the computer need not have such a device.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. The description sets forth the best mode of the invention, and is provided to illustrate the invention and to enable those skilled in the art to make and use the invention. The written description is not intended to limit the invention to the specific terminology presented.

따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능 블록을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.Thus, while the present invention has been described in detail with reference to the above examples, those skilled in the art will be able to make adaptations, modifications, and variations on these examples without departing from the scope of the present invention. In other words, in order to achieve the intended effect of the present invention, all the functional blocks shown in the drawings are separately included or all the steps shown in the drawings are not necessarily followed in the order shown, It can be in the range.

100 : 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치
110 : 다차원 데이터 추출부
120 : 제1 윈도윙 처리부
130 : 제1 특성지도 생성부
140 : 표적 탐지 영역 결정부
150 : 데이터 특성 추출부
160 : 벡터 특성값 도출부
170 : 표적 형상 식별부
100: Target detection and shape identification device for surveillance reconnaissance
110: Multidimensional data extracting unit
120: a first windowing processing unit
130: first characteristic map generating unit
140: Target detection area determination unit
150: Data characteristic extraction unit
160: vector characteristic value derivation unit
170: Target shape identification unit

Claims (16)

다수개의 레이저 또는 레이더를 통해 수신되는 표적 반사 신호를 변환하고, 다차원 FFT(Fast Fourier Transform) 데이터를 추출하는 다차원 데이터 추출부;
다차원 FFT 데이터를 윈도윙(windowing) 처리하는 제1 윈도윙 처리부;
윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 1차 특성지도를 생성하는 1차 특정지도 생성부; 및
생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR(Constance False Alarm Rate) 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 표적 탐지 영역 결정부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치.
A multidimensional data extractor for converting a target reflection signal received through a plurality of lasers or radars and extracting multidimensional Fast Fourier Transform (FFT) data;
A first windowing processing unit for windowing multidimensional FFT data;
A first specific map generating unit for performing convolution filtering on the windowed multidimensional FFT data to generate a first characteristic map; And
A target detection area determination unit for determining a target detection area by performing a Constant False Alarm Rate (CFAR) filtering on data of the generated primary characteristic map;
Wherein the target detection and shape identification apparatus for monitoring and reconnaissance purposes comprises:
제1항에 있어서,
상기 다차원 데이터 추출부는 표적 반사 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역으로 변환된 신호로부터 FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 다차원 FFT 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the multidimensional data extracting unit extracts the multidimensional FFT data from the signal converted into the frequency domain by using a Fast Fourier Transform (FFT) algorithm, Shape identification device.
제1항에 있어서,
상기 1차 특정지도 생성부는 수평 성분 필터를 기반으로 하는 컨볼루션 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 다차원 FFT 데이터의 영역을 갱신하고, 갱신 결과를 이용하여 1차 특성지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치.
The method according to claim 1,
The first specific map generating unit updates the area of the multidimensional FFT data by moving from left to right starting from the first data located at the upper left of the windowed multidimensional FFT data by using convolution filtering based on the horizontal component filter And a primary characteristic map is generated using the updated result.
제1항에 있어서,
상기 표적 탐지 영역 결정부는,
생성된 1차 특성지도의 데이터를 윈도윙 처리하는 제2 윈도윙 처리부; 및
CFAR 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터별로 표적 탐지 임계값을 생성하는 임계값 생성부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the target detection area determination unit determines,
A second windowing processor for windowing the generated data of the primary characteristic map; And
The threshold for generating a target detection threshold for each data of the windowed first-order characteristic map, moving from left to right, starting from the first data located at the upper left of the windowed first-order characteristic map data using CFAR filtering A value generating unit;
Wherein the target detection and shape identification apparatus for monitoring and reconnaissance purposes comprises:
제4항에 있어서,
상기 표적 탐지 영역 결정부는,
생성된 표적 탐지 임계값과 기 정의된 표적 탐지 레벨값을 비교하는 비교부;
비교 결과, 기 정의된 표적 탐지 레벨값이 생성된 표적 탐지 임계값을 초과하는 경우에 해당하는 데이터를 표적 탐지 데이터로 판단하는 표적 탐지 데이터 판단부; 및
판단된 표적 탐지 데이터를 토대로 표적 탐지 영역을 결정하고, 결정된 표적 탐지 영역을 줌인(zoom-in)하는 탐지 영역 줌인부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the target detection area determination unit determines,
A comparing unit comparing the generated target detection threshold value with a predefined target detection level value;
A target detection data determination unit that determines data corresponding to a case where the predefined target detection level value exceeds the generated target detection threshold as a result of the comparison; And
A detection area zoom-in unit for determining a target detection area based on the determined target detection data and zooming in on the determined target detection area;
Wherein the target detection and shape identification apparatus for monitoring and reconnaissance purposes comprises:
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링(pooling) 및 컨볼루션(convolution) 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하는 데이터 특성 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And a data characteristic extracting unit for repeatedly performing pooling and convolution filtering of data of the determined target detection area to extract data characteristics of a predetermined matrix mxm. Detection and shape identification devices.
제6항에 있어서,
상기 데이터 특성 추출부는,
결정된 표적 탐지 영역의 데이터를 풀링(pooling)하는 데이터 풀링부;
풀링된 표적 탐지 영역의 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 n차 특성지도를 생성하는 n차 특성지도 생성부;
생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하는지 여부를 판단하는 행렬 판단부; 및
판단 결과, 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하면 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하여 다층 신경망 학습 처리를 수행하는 학습 처리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the data-
A data pooling unit for pooling data of the determined target detection area;
An n-th order characteristic map generation unit for generating an n-order characteristic map by performing convolution filtering on data of the pooled target detection area;
A matrix determiner for determining whether the generated nth order characteristic map corresponds to a preset matrix; And
A learning processor for extracting data characteristics of a predetermined matrix mxm and performing a multi-layer neural network learning process if the generated n-th characteristic map corresponds to a preset matrix;
Wherein the target detection and shape identification apparatus for monitoring and reconnaissance purposes comprises:
제7항에 있어서,
상기 다층 신경망 학습 처리가 수행된 데이터 특성으로부터 표적 형상에 대한 정보를 포함하는 벡터 특성값을 도출하는 벡터 특성값 도출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치.
8. The method of claim 7,
And a vector characteristic value deriving unit for deriving a vector characteristic value including information on a target shape from the data characteristics on which the multi-layer neural network learning process is performed.
제8항에 있어서,
도출된 벡터 특성값과 기 정의된 벡터 테이블을 매칭하여 레이저 또는 레이더가 탐지한 표적의 형상을 식별하는 표적 형상 식별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 장치.
9. The method of claim 8,
And a target shape identification unit for identifying the shape of the target detected by the laser or the radar by matching the derived vector characteristic value with the predefined vector table.
다차원 데이터 추출부에 의해, 다수개의 레이저 또는 레이더를 통해 수신되는 표적 반사 신호를 변환하고, 다차원 FFT(Fast Fourier Transform) 데이터를 추출하는 단계;
제1 윈도윙 처리부에 의해, 다차원 FFT 데이터를 윈도윙(windowing) 처리하는 단계;
1차 특정지도 생성부에 의해, 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션(convolution) 필터링을 수행하여 1차 특성지도를 생성하는 단계; 및
표적 탐지 영역 결정부에 의해, 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR(Constance False Alarm Rate) 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법.
Transforming a target reflection signal received through a plurality of lasers or radars by a multidimensional data extraction unit and extracting multidimensional FFT (Fast Fourier Transform) data;
Windowing the multidimensional FFT data by a first windowing processor;
Performing a convolution filtering on the windowed multidimensional FFT data by the primary specific map generating unit to generate a primary characteristic map; And
Determining a target detection region by performing a Constant False Alarm Rate (CFAR) filtering on the data of the generated primary characteristic map by the target detection region determination unit;
And the target detection and shape identification method for monitoring and reconnaissance.
제10항에 있어서,
상기 다수개의 레이저 또는 레이더를 통해 수신되는 표적 반사 신호를 변환하고, 다차원 FFT 데이터를 추출하는 단계는,
표적 반사 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역으로 변환된 신호로부터 FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 다차원 FFT 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the step of converting the target reflection signal received through the plurality of lasers or radars and extracting the multidimensional FFT data comprises:
Wherein the target reflection signal is converted into a signal in the frequency domain and the multidimensional FFT data is extracted from the signal converted into the frequency domain using Fast Fourier Transform (FFT) algorithm.
제10항에 있어서,
상기 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터에 컨볼루션 필터링을 수행하여 1차 특성지도를 생성하는 단계는,
수평 성분 필터를 기반으로 하는 컨볼루션 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 다차원 FFT 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 다차원 FFT 데이터의 영역을 갱신하고, 갱신 결과를 이용하여 1차 특성지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법.
11. The method of claim 10,
The step of performing convolutional filtering on the windowed multidimensional FFT data to generate a first-
By using convolution filtering based on the horizontal component filter, the area of the multidimensional FFT data is updated while moving from left to right starting from the first data located at the upper left of the windowed multidimensional FFT data, And generating a first characteristic map based on the first characteristic map.
제10항에 있어서,
상기 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 단계는,
생성된 1차 특성지도의 데이터를 윈도윙 처리하는 단계;
CFAR 필터링을 이용하여 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터 중 좌측 상단에 위치한 첫번째 데이터를 시작으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면서 윈도윙 처리된 1차 특성지도의 데이터별로 표적 탐지 임계값을 생성하는 단계;
생성된 표적 탐지 임계값과 기 정의된 표적 탐지 레벨값을 비교하는 단계;
비교 결과, 기 정의된 표적 탐지 레벨값이 생성된 표적 탐지 임계값을 초과하는 경우에 해당하는 데이터를 표적 탐지 데이터로 판단하는 단계; 및
판단된 표적 탐지 데이터를 토대로 표적 탐지 영역을 결정하고, 결정된 표적 탐지 영역을 줌인(zoom-in)하는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법.
11. The method of claim 10,
The step of performing CFAR filtering on the generated data of the primary characteristic map to determine a target detection area may include:
Windowing the generated primary characteristic map data;
A step of generating a target detection threshold for each data of the windowed primary characteristic map while moving from left to right starting from the first data located at the upper left of the data of the windowed first characteristic map using CFAR filtering ;
Comparing the generated target detection threshold value with a predefined target detection level value;
Determining as target detection data if the comparison result indicates that the predefined target detection level value exceeds the generated target detection threshold value; And
Determining a target detection area based on the determined target detection data, and zooming in on the determined target detection area;
And the target detection and shape identification method for monitoring and reconnaissance.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생성된 1차 특성지도의 데이터에 CFAR 필터링을 수행하여 표적 탐지 영역을 결정하는 단계 이후에,
결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링(pooling) 및 컨볼루션(convolution) 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하는 단계가 이루어지는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법.
14. The method according to any one of claims 10 to 13,
After the CFAR filtering is performed on the generated data of the primary characteristic map to determine the target detection region,
And a step of repeatedly performing pooling and convolution filtering of data of the determined target detection area to extract data characteristics of a predetermined matrix mxm. Way.
제14항에 있어서,
상기 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링 및 컨볼루션 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬의 데이터 특성을 추출하는 단계는,
결정된 표적 탐지 영역의 데이터를 풀링하는 단계;
풀링된 표적 탐지 영역의 데이터에 컨볼루션 필터링을 수행하여 n차 특성지도를 생성하는 단계;
생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하는지 여부를 판단하는 단계; 및
판단 결과, 생성된 n차 특성지도가 기 설정된 행렬에 해당하면 기 설정된 행렬(mxm)의 데이터 특성을 추출하여 다층 신경망 학습 처리를 수행하는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법.
15. The method of claim 14,
The step of repeatedly performing pooling and convolution filtering of data of the determined target detection area to extract data characteristics of a predetermined matrix may include:
Pooling data of the determined target detection area;
Performing convolution filtering on the data of the pooled target detection area to generate an n-dimensional characteristic map;
Determining whether the generated nth order characteristic map corresponds to a preset matrix; And
If the generated nth-order characteristic map corresponds to a preset matrix, extracting data characteristics of a predetermined matrix mxm and performing multi-layer neural network learning processing;
And the target detection and shape identification method for monitoring and reconnaissance.
제15항에 있어서,
상기 결정된 표적 탐지 영역의 데이터의 풀링 및 컨볼루션 필터링을 반복적으로 수행하여 기 설정된 행렬의 데이터 특성을 추출하는 단계 이후에,
다층 신경망 학습 처리가 수행된 데이터 특성으로부터 표적 형상에 대한 정보를 포함하는 벡터 특성값을 도출하는 단계; 및
도출된 벡터 특성값과 기 정의된 벡터 테이블을 매칭하여 레이저 또는 레이더가 탐지한 표적의 형상을 식별하는 단계;
가 이루어지는 것을 특징으로 하는 감시 정찰용 표적 탐지 및 형상 식별 방법.
16. The method of claim 15,
After the step of repeatedly performing pooling and convolution filtering of data of the determined target detection area to extract data characteristics of a predetermined matrix,
Deriving a vector characteristic value including information on a target shape from data characteristics on which the multi-layer neural network learning process is performed; And
Identifying the shape of the target detected by the laser or radar by matching the derived vector property value with a predefined vector table;
And the target detection and shape identification method for monitoring and reconnaissance.
KR1020170110147A 2017-08-30 2017-08-30 Apparatus for detecting target and identifying shape in surveillance scout and method thereof KR101984274B1 (en)

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