KR101993855B1 - 항공기 레이더에서 ｍｐｒｆ 모드의 추적 ｐｒｆ 선택 방법 및 이를 이용한 항공기 레이더 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법 및 이를 이용한 항공기 레이더에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법은, 클리어 영역(clear zone)에서 예측되는 표적을 추적하기 위해 거리(range) 및 도플러(doppler) 영역에서 허용구역을 정의하는 단계; 상기 정의된 허용구역에 대한 거리 영역과 도플러 영역에서 공통적인 제한 조건을 만족하는 PRI(Pulse Repetition Interval) 및 PRF(Pulse Repetition Frequency) 후보군을 도출하는 단계; 상기 PRF 후보군 중에서 상기 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보를 최적 PRF로 선택하는 단계; 및 상기 선택된 최적 PRF를 기반으로 표적의 속도와 거리에 따라 거리 영역과 도플러 영역에서 공통적인 제한 조건을 만족하는 추적 PRF를 선택하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법 및 이를 이용한 항공기 레이더에 관한 것으로, 구체적으로는 항공기 레이더에서 클러터 영역(블라인드 영역)에 표적이 위치하지 않도록 항공기 고도에 해당하는 위치를 지정하고, 블라인드 영역을 회피하는 PRF 후보군 중에서 최적의 PRF를 선택하며, 이를 이용하여 지속적인 표적 추적에 따른 추적 PRF를 선택하기 위한, 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법 및 이를 이용한 항공기 레이더에 관한 것이다.
항공기 레이더는 먼 거리에 있는 표적을 탐지하거나 추적하기 위해, 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency: PRF, 이하 "PRF"라 함)를 이용하여 표적의 최대 탐지 거리를 알 수 있다. PRF의 선택은 레이더 설계에서 중요하며, 로우 펄스 반복 주파수(Low Pulse Repetition Frequency: LPRF), 미디엄 펄스 반복 주파수(Medium Pulse Repetition Frequency: MPRF, 이하 "MPRF"라 함), 하이 펄스 반복 주파수(High Pulse Repetition Frequency: HPRF)로 나뉜다.
항공기 레이더의 탐색모드에서 LPRF를 사용하는 경우에는 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval: PRI, 이하 "PRI"라 함)가 크기 때문에 거리 모호성이 없지만, PRF가 작기 때문에 도플러 모호성이 존재하게 된다.
그리고 MPRF를 사용하는 경우에는 거리와 도플러 모두 모호성이 존재하게 된다. 이처럼 모호성이 생기는 경우는 클러터(cluter) 또는 다른 표적과 구분하는 것이 모호해지기 때문에, 모호하지 않은 거리와 속도를 계산하는 것이 중요하다.
하지만, 위의 탐색모드와 달리 추적 파형을 운용할 때에는 추적 필터로부터 나오는 표적의 거리와 속도 예측치를 이용할 수 있기 때문에 모호하지 않은 거리와 속도를 계산할 필요가 없다. 즉, 표적의 현재 거리와 속도를 알 수 있는 경우에는 다음 거리와 속도를 예측 할 수 있다.
다만, 표적의 신호가 클러터, 이클립스(eclipse), 허위표적 등과 겹치지 않는 PRF를 선택하는 것이 중요하다. 교전상황에서 항공기 고도와 표적의 상대 거리가 같은 경우, 레이터 빔의 메인로브(main lobe)에 클러터 신호가 크게 들어오기 때문에 표적의 신호가 클러터와 겹쳐지고, 클러터 영역을 완전히 벗어나는 PRF를 선택하는데 한계가 있다. 더욱이, PRF 선택을 위해 교전상황에서 고려되어야 할 조건은 클러터, 이클립스(eclipse), 허위표적 등의 모호성이 상존한다.
이와 같이 다른 신호와 겹쳐져 표적의 신호에 모호성이 생기는 영역은 블라인드 영역(blind zone)이라고 하고, 반대로 모호성이 생기지 않는 영역은 클리어 영역(clear zone)이라고 한다.
따라서, 추적 파형을 운용할 때에는 클리어 영역에 표적이 들어올 수 있도록 하는 PRF를 선택할 수 있는 기술이 제안될 필요가 있다.
항공기 레이더의 탐색모드에서 LPRF를 사용하는 경우에는 펄스 반복 주기(Pulse Repetition Interval: PRI, 이하 "PRI"라 함)가 크기 때문에 거리 모호성이 없지만, PRF가 작기 때문에 도플러 모호성이 존재하게 된다.
그리고 MPRF를 사용하는 경우에는 거리와 도플러 모두 모호성이 존재하게 된다. 이처럼 모호성이 생기는 경우는 클러터(cluter) 또는 다른 표적과 구분하는 것이 모호해지기 때문에, 모호하지 않은 거리와 속도를 계산하는 것이 중요하다.
하지만, 위의 탐색모드와 달리 추적 파형을 운용할 때에는 추적 필터로부터 나오는 표적의 거리와 속도 예측치를 이용할 수 있기 때문에 모호하지 않은 거리와 속도를 계산할 필요가 없다. 즉, 표적의 현재 거리와 속도를 알 수 있는 경우에는 다음 거리와 속도를 예측 할 수 있다.
다만, 표적의 신호가 클러터, 이클립스(eclipse), 허위표적 등과 겹치지 않는 PRF를 선택하는 것이 중요하다. 교전상황에서 항공기 고도와 표적의 상대 거리가 같은 경우, 레이터 빔의 메인로브(main lobe)에 클러터 신호가 크게 들어오기 때문에 표적의 신호가 클러터와 겹쳐지고, 클러터 영역을 완전히 벗어나는 PRF를 선택하는데 한계가 있다. 더욱이, PRF 선택을 위해 교전상황에서 고려되어야 할 조건은 클러터, 이클립스(eclipse), 허위표적 등의 모호성이 상존한다.
이와 같이 다른 신호와 겹쳐져 표적의 신호에 모호성이 생기는 영역은 블라인드 영역(blind zone)이라고 하고, 반대로 모호성이 생기지 않는 영역은 클리어 영역(clear zone)이라고 한다.
따라서, 추적 파형을 운용할 때에는 클리어 영역에 표적이 들어올 수 있도록 하는 PRF를 선택할 수 있는 기술이 제안될 필요가 있다.
본 발명의 목적은 항공기 레이더에서 클러터 영역(블라인드 영역)에 표적이 위치하지 않도록 항공기 고도에 해당하는 위치를 지정하고, 블라인드 영역을 회피하는 PRF 후보군 중에서 최적의 PRF를 선택하며, 이를 이용하여 지속적인 표적 추적에 따른 추적 PRF를 선택하기 위한, 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법 및 이를 이용한 항공기 레이더를 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법은, 표적을 추적하기 위해 거리(range) 및 도플러(doppler) 영역으로 이루어지는 거리 도플러(RD: Ranger Doppler) 맵에서 허용구역을 정의하는 단계; 상기 거리 영역에 관한 제 1 제한 조건 및 상기 도플러 영역에 관한 제 2 제한 조건을 모두 만족하는 PRI(Pulse Repetition Interval) 후보군 및 PRF(Pulse Repetition Frequency) 후보군을 도출하는 단계; 상기 PRF 후보군 중에서 상기 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보를 최적 PRF로 선택하는 단계; 및 상기 선택된 최적 PRF를 기반으로 추적 PRF를 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 추적 PRF를 선택하는 단계는, k번째 추적에 예측되는 표적의 거리와 속도에 따른 추적 데이터를 확인하는 단계; k+1번째 추적에 예측되는 표적의 거리 및 속도를 추정하고, 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터를 상기 k+1번째 추적에 사용하는 단계; 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하는 단계; 및 상기 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역에 거리상으로 미달하는지를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 따라 현재 PRI 빈(bin)을 조정하여 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하는 단계; 및 상기 확인 결과에 따라 상기 허용구역을 거리 영역에서 벗어나면 상기 조정된 현재 PRI 빈을 다시 조정하고, 상기 허용구역을 도플러 영역에서 벗어나면 상기 허용구역 주변을 다시 탐색하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 제한 조건은, 거리 영역에서 PRI 빈이 클러터 빈, 항공기 고도 빈, 여분의 빈, 표적의 거리 빈에 의해 상한과 하한이 정해질 수 있다.
상기 제 2 제한 조건은, 도플러 영역에서 PRI 빈이 표적 도플러 주파수와 샘플링 시간에 의해 상한과 하한이 정해질 수 있다.
상기 PRF는, PRI와 역수의 관계로 표현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 레이더는, 항공기 레이더로서, 적어도 하나 이상의 프로세스; 및 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며, 상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세스로 하여금, 표적을 추적하기 위해 거리(range) 및 도플러(doppler) 영역으로 이루어지는 거리 도플러(RD: Ranger Doppler) 맵에서 허용구역을 정의하고, 상기 거리 영역에 관한 제 1 제한 조건 및 상기 도플러 영역에 관한 제 2 제한 조건을 모두 만족하는 PRI(Pulse Repetition Interval) 후보군 및 PRF(Pulse Repetition Frequency) 후보군을 도출하고, 상기 PRF 후보군 중에서 상기 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보를 최적 PRF로 선택하고, 상기 선택된 최적 PRF를 기반으로 추적 PRF를 선택하는 것을 포함할 수 있다.
상기 프로세스는, 상기 추적 PRF를 선택하는 경우에, k번째 추적에 예측되는 표적의 거리와 속도에 따른 추적 데이터를 확인하며, k+1번째 추적에 예측되는 표적의 거리 및 속도를 추정하고, 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터를 상기 k+1번째 추적에 사용하고, 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하며, 상기 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 프로세스는, 상기 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역에 거리상으로 미달하는지를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 현재 PRI 빈(bin)을 조정하여 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하며, 상기 확인 결과에 따라 상기 허용구역을 거리 영역에서 벗어나면 상기 조정된 현재 PRI 빈을 다시 조정하고, 상기 허용구역을 도플러 영역에서 벗어나면 상기 허용구역 주변을 다시 탐색하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체로서, 상기 프로그램은, 표적을 추적하기 위해 거리(range) 및 도플러(doppler) 영역으로 이루어지는 거리 도플러(RD: Ranger Doppler) 맵에서 허용구역을 정의하는 단계; 상기 거리 영역에 관한 제 1 제한 조건 및 상기 도플러 영역에 관한 제 2 제한 조건을 모두 만족하는 PRI(Pulse Repetition Interval) 후보군 및 PRF(Pulse Repetition Frequency) 후보군을 도출하는 단계; 상기 PRF 후보군 중에서 상기 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보를 최적 PRF로 선택하는 단계; 및 상기 선택된 최적 PRF를 기반으로 추적 PRF를 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 추적 PRF를 선택하는 단계는, k번째 추적에 예측되는 표적의 거리와 속도에 따른 추적 데이터를 확인하는 단계; k+1번째 추적에 예측되는 표적의 거리 및 속도를 추정하고, 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터를 상기 k+1번째 추적에 사용하는 단계; 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하는 단계; 및 상기 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역에 거리상으로 미달하는지를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 따라 현재 PRI 빈(bin)을 조정하여 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하는 단계; 및 상기 확인 결과에 따라 상기 허용구역을 거리 영역에서 벗어나면 상기 조정된 현재 PRI 빈을 다시 조정하고, 상기 허용구역을 도플러 영역에서 벗어나면 상기 허용구역 주변을 다시 탐색하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 제한 조건은, 거리 영역에서 PRI 빈이 클러터 빈, 항공기 고도 빈, 여분의 빈, 표적의 거리 빈에 의해 상한과 하한이 정해질 수 있다.
상기 제 2 제한 조건은, 도플러 영역에서 PRI 빈이 표적 도플러 주파수와 샘플링 시간에 의해 상한과 하한이 정해질 수 있다.
상기 PRF는, PRI와 역수의 관계로 표현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 항공기 레이더는, 항공기 레이더로서, 적어도 하나 이상의 프로세스; 및 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며, 상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세스로 하여금, 표적을 추적하기 위해 거리(range) 및 도플러(doppler) 영역으로 이루어지는 거리 도플러(RD: Ranger Doppler) 맵에서 허용구역을 정의하고, 상기 거리 영역에 관한 제 1 제한 조건 및 상기 도플러 영역에 관한 제 2 제한 조건을 모두 만족하는 PRI(Pulse Repetition Interval) 후보군 및 PRF(Pulse Repetition Frequency) 후보군을 도출하고, 상기 PRF 후보군 중에서 상기 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보를 최적 PRF로 선택하고, 상기 선택된 최적 PRF를 기반으로 추적 PRF를 선택하는 것을 포함할 수 있다.
상기 프로세스는, 상기 추적 PRF를 선택하는 경우에, k번째 추적에 예측되는 표적의 거리와 속도에 따른 추적 데이터를 확인하며, k+1번째 추적에 예측되는 표적의 거리 및 속도를 추정하고, 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터를 상기 k+1번째 추적에 사용하고, 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하며, 상기 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 프로세스는, 상기 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역에 거리상으로 미달하는지를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 현재 PRI 빈(bin)을 조정하여 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하며, 상기 확인 결과에 따라 상기 허용구역을 거리 영역에서 벗어나면 상기 조정된 현재 PRI 빈을 다시 조정하고, 상기 허용구역을 도플러 영역에서 벗어나면 상기 허용구역 주변을 다시 탐색하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체로서, 상기 프로그램은, 표적을 추적하기 위해 거리(range) 및 도플러(doppler) 영역으로 이루어지는 거리 도플러(RD: Ranger Doppler) 맵에서 허용구역을 정의하는 단계; 상기 거리 영역에 관한 제 1 제한 조건 및 상기 도플러 영역에 관한 제 2 제한 조건을 모두 만족하는 PRI(Pulse Repetition Interval) 후보군 및 PRF(Pulse Repetition Frequency) 후보군을 도출하는 단계; 상기 PRF 후보군 중에서 상기 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보를 최적 PRF로 선택하는 단계; 및 상기 선택된 최적 PRF를 기반으로 추적 PRF를 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 항공기 레이더에서 클러터 영역(블라인드 영역)에 표적이 위치하지 않도록 항공기 고도에 해당하는 위치를 지정하고, 블라인드 영역을 회피하는 PRF 후보군 중에서 최적의 PRF를 선택하며, 이를 이용하여 지속적인 표적 추적에 따른 추적 PRF를 선택할 수 있다.
또한, 본 발명은 추적 파형을 운용할 때에는 클리어 영역에 표적이 들어올 수 있도록 하는 PRF를 선택할 수 있다.
또한, 본 발명은 추적 파형을 운용할 때에는 클리어 영역에 표적이 들어올 수 있도록 하는 PRF를 선택할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법에 대한 도면,
도 2a는 최적 PRF에서 RD(Range-Doppler)맵 상의 표적 위치를 나타낸 도면,
도 2b는 거리 영역에서 허용구역을 설명하는 도면,
도 2c는 도플러 영역에서 허용구역을 설명하는 도면,
도 3은 상기 도 2b 및 2c에 대한 2차원 RD 맵을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 추적 PRF 선택 방법에 대한 도면,
도 5는 시간 경과에 따른 표적과 항공기 레이더 간 거리 변화를 나타낸 도면,
도 6은 시간 경과에 따른 PRI bin의 변화를 나타낸 도면,
도 7은 시간 경과에 따른 PRF의 변화를 나타낸 도면,
도 8은 시간 경과에 따른 n, m의 변화를 나타낸 도면,
도 9a 내지 도 9c는 RD 맵상 표적 위치 변화를 나타낸 도면이다.
도 2a는 최적 PRF에서 RD(Range-Doppler)맵 상의 표적 위치를 나타낸 도면,
도 2b는 거리 영역에서 허용구역을 설명하는 도면,
도 2c는 도플러 영역에서 허용구역을 설명하는 도면,
도 3은 상기 도 2b 및 2c에 대한 2차원 RD 맵을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 추적 PRF 선택 방법에 대한 도면,
도 5는 시간 경과에 따른 표적과 항공기 레이더 간 거리 변화를 나타낸 도면,
도 6은 시간 경과에 따른 PRI bin의 변화를 나타낸 도면,
도 7은 시간 경과에 따른 PRF의 변화를 나타낸 도면,
도 8은 시간 경과에 따른 n, m의 변화를 나타낸 도면,
도 9a 내지 도 9c는 RD 맵상 표적 위치 변화를 나타낸 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법에 대한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법은, 항공기 레이더에서 클러터 영역(블라인드 영역)에 표적이 위치하지 않도록 항공기 고도에 해당하는 위치를 지정하고, 블라인드 영역을 회피하는 PRF 후보군 중에서 최적의 PRF를 선택하며, 이를 이용하여 지속적인 표적 추적에 따른 추적 PRF를 선택할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법은, 허용구역 정의 단계(S110), PRF 후보군 도출 단계(S120), 최적 PRF 선택 단계(S130), 추적 PRF 선택 단계(S140)를 포함한다.
이를 위해, 항공기 레이더는 적어도 하나 이상의 프로세스, 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리를 포함한다.
먼저, 항공기 레이더는 허용구역 정의 단계를 수행한다(S110). 즉, 허용구역 정의 단계(S110)는 클리어 영역에서 예측되는 표적을 추적하기 위해 거리(range) 및 도플러(doppler)(또는 속도) 영역에서 허용구역(allowable zone)을 정의한다. 여기서, 허용구역은 거리와 도플러 영역 각각에 대해 제한조건이 설정되어 표적을 보기에 모호하지 않은 구역으로 정의된다.
PRI 및 PRF의 정수배 만큼 접혀진(folding) 표적의 거리와 속도는 클리어 영역의 중심에 가까울수록 모호하지 않다. 이를 위해, 허용구역은 다음과 같이 거리와 도플러 영역에 대한 제한조건이 설정된다.
한편, 거리 영역에 대한 제한조건은 도 2a 및 도 2c를 참조하여 하기 [수학식 1]과 같이 설정된다. 도 2a는 최적 PRF에서 RD(Range-Doppler)맵 상의 표적 위치를 나타낸 도면이고, 도 2b는 거리 영역에서 허용구역을 설명하는 도면이다.
여기서, N은 샘플링 시간에 따른 빈(bin)으로 표현한 것이다. 다시 말해, 빈은 시간 단위로 표현된 거리를 샘플링 시간마다 구분한 것으로서, 거리 분해능으로 볼 수 있다.
상기 수학식 1의 파라미터의 의미는 다음과 같다.
Nc는 클러터의 영향이 큰 구역을 나타내는 예측된 클러터의 거리 빈을 나타낸다. 이처럼 클러터 구간을 설정하는 것은 거리영역에서 중요한 제한 조건에 해당된다. Nc는 예를 들어, 21빈일 수 있다.
또한, Nt는 예측되는 표적의 거리 빈을 나타낸다.
또한, Nheight는 항공기 고도의 거리 빈을 나타낸다. 도 2a를 참조하면, 항공기 고도에 해당하는 거리 빈의 이전 구역은 클리어 영역임을 알 수 있다. Nheight는 예를 들어, 104빈일 수 있다.
또한, Next는 신호처리를 위한 여분의 거리 빈을 나타낸다. 여기서, 신호처리는 윈도우 처리, CFAR(Constant False Alarm Rate) 처리 등일 수 있다. Next는 예를 들어, 20빈일 수 있다.
상기 수학식 1과 같이, 거리 영역에서 n번 접혀 들어온 표적에 대한 PRI 빈(NPRI)은 신호처리를 위해 Next 만큼 여분의 거리 빈을 설정하고 있기 때문에, Nt이후부터 Nheight―Next 이전으로 제한되어야 한다. 이에 대해서는 도 2b와 같이 도시될 수 있다.
그런데, Nt는 추적파형을 통해 알 수 있기 때문에, 거리 영역에서 n번 접혀 들어온 표적의 Nt-n·NPRI은, 지상 클러터, 항공기 고도, 여분의 PRI 빈에 의해 상한과 하한이 정해진다.
참고로, 전술한 Nt는 하기 수학식 2 및 3을 통해 알 수 있다.
여기서, Rtarget은 예측된 표적 거리를 나타내고, Rbin은 샘플링 시간에 따른 하나의 거리 빈 간격을 나타낸다. Rtarget은 예를 들어, 35㎞이고, Rbin은 예를 들어, 47.952m일 수 있다. c는 광속(2.997×108㎧)이고, tsub는 샘플링 시간이다. tsub는 예를 들어, 320㎱이다.
한편, 상기 수학식 1은 거리 영역에서 만족하는 PRI에 대하여 하기 수학식 4와 같이 정리할 수 있다. 즉, 수학식 4와 같이 거리 영역에서 만족하는 PRI를 구할 수 있다.
아울러, PRF 및 PRI는 하기 수학식 5의 관계를 가지므로, 거리 영역에서 만족하는 PRI를 통해 PRF도 구할 수 있다.
그리고, 도플러 영역에 대한 제한조건은 도 2c를 참조하여 다음과 같이 설정된다. 도 2c는 도플러 영역에서 허용구역을 설명하는 도면이다.
클러터에 대한 RD 맵은 상황에 따라 클리어 영역이 변할 수 있지만, 일반적으로
근처에서 클리어 함을 알 수 있다. 따라서, 도플러 영역에 대한 제한조건은 
에서 적절히 여유를 주어 허용구역으로 설정하는 것이 바람직하다.
여기서는 허용구역을
으로 설정하는 경우를 가정하여 설명한다.
따라서, 도플러 영역에 대한 제한조건은 도 2c를 참조하여 하기 수학식 6과 같이 설정된다.
여기서, fv는 예측된 표적의 도플러 주파수를 나타내며, 하기 수학식 7과 같다. 이러한 표적의 도플러 주파수 fv는 추적 파형을 통해 알 수 있다.
여기서, vtarget은 예측된 표적 속도이고, λ는 파장이다. vtarget은 예를 들어, 600㎧이다.
상기 수학식 6과 같이, 도플러 영역에서 m번 접혀 들어온 표적 fv-m·PRF는 상한과 하한이 설정된다.
한편, 상기 수학식 6은 상기 수학식 5에 따라 도플러 영역에서 만족하는 PRI에 대하여 하기 수학식 8과 같이 정리할 수 있다.
다음으로, 항공기 레이더는 PRF 후보군 도출 단계를 수행한다(S120). 즉, PRF 후보군 도출 단계(S120)는 거리 영역 및 도플러 영역에서 상기 수학식 4 및 8을 NPRI에 대하여 정리하여 공통으로 만족하는 PRI 및 PRF 후보군을 도출한다. 즉, PRF 후보군 도출 단계(S120)는 상기 수학식 4 및 8을 정리하면, 예측되는 표적을 허용구간 내에서 볼 수 있는 PRF 후보군을 도출할 수 있다.
구체적으로, 거리 영역에서 접히는 횟수 n을 고정하면, 상기 수학식 4 및 8을 공통으로 만족하는 NPRI를 구하기 위한 m의 범위를 구할 수 있다. 여기서, 정수 n의 범위는 레이더의 최대 탐지거리로부터 결정될 수 있다. 이를 통해, 가능한 [n,m] 세트를 구할 수 있다. 이에 대해서는 수학식 9를 만족하며, 수학식 9를 m에 대해 정리하면 수학식 10과 같다.
예를 들어, 표적이 35㎞ 떨어진 곳에서 600㎧의 속도로 예측되며, 제한되는 조건이 Nc=42, Next=50, Nheight=104와 같이 허용구역이 좁은 경우를 가정할 때, 거리 영역에서 접히는 횟수 n을 4로 제한하여 1부터 4까지 증가시키면서 가능한 [n,m] 세트를 구해보면, [2,2], [3,1], [4,1]이다. 이에 따라, 각각의 세트에 대한 NPRI의 범위를 구할 수 있다. 만약에, 공통인 PRI 및 PRF가 존재하지 않는다면 다음 세트로 넘어간다.
이와 같이, 표적이 접히는 횟수를 나타낸 [n,m] 세트에 따라 PRF 후보군이 존재한다.
다음으로, 항공기 레이더는 최적 PRF 선택 단계를 수행한다(S130). 즉, 최적 PRF 선택 단계(S130)는 거리 영역과 도플러 영역에서 공통의 제한 조건을 만족하는 NPRI을 구했다면, 구해진 PRF 후보군 중 최적 PRF를 선택한다. 여기서는 PRF 후보군 중에서 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보가 최적 PRF로 선택된다. 이는 허용구역의 중심(optimal point)과 가까울수록 모호하지 않은 PRF에 해당한다고 판단될 수 있기 때문이다. 이에 대해서는 도 3을 통해 확인 가능하다. 도 3은 상기 도 2b 및 2c에 대한 2차원 RD 맵을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 클리어 영역에서 표적을 보기 위해 허용구역(AZ)가 정의된다. 아울러, 제1 후보(1), 제2 후보(2), 제3 후보(3)에서, PRF 후보군은 허용구역(AZ) 내에 포함되지 않는 제1 후보(1)가 제외되고, 제2 후보(2)와 제3 후보(3)가 선택될 수 있다. PRF 후보군 중 허용구역(AZ)의 중심(OP)와 가장 가까운 PRF 후보인 제2 후보(2)가 최적 PRF로 선택된다.
다음으로, 항공기 레이더는 추적 PRF 선택 단계를 수행한다(S140). 즉, 추적 PRF 선택 단계(S140)는 선택된 최적 PRF를 기반으로 표적의 속도와 거리에 따라 거리 영역과 도플러 영역에서 공통적인 제한 조건을 만족하는 추적 PRF를 선택한다. 이는 표적이 움직이는 상황을 고려하여 빠르게 최적 PRF를 선택하는 과정이다.
추적 PRF 선택 단계(S140)는 표적의 속도와 거리에 따라 거리 영역과 도플러 영역에서 접히는 횟수 [n,m] 세트를 1부터 정해진 수까지 전체 탐색할 필요 없다. 이는 추적 파형이 추적 필터로부터 나오는 표적의 거리와 속도 예측치를 이용하기 때문이다.
즉, 현재 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터 (NPRI(k), n(k), m(k))는 다음 t초 이후에 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터로 사용된다. 현재 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터는 최적 PRF에 대한 추적 데이터를 적용할 수 있다.
이에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 추적 PRF 선택 방법에 대한 도면이다.
먼저, 항공기 레이더는 k번째 추적에 예측되는 표적의 거리와 속도에 따른 추적 데이터를 확인한다(S141). 즉, 현재 k번째 추적에 예측되는 표적은 거리 r(k) 떨어진 곳에서 속도 v(k)로 예측되며, 추적 데이터는 (NPRI(k), n(k), m(k))이다.
이후, 항공기 레이더는 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 거리 r'(k+1)와 속도 v'(k+1)를 추정하고, k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터 (NPRI(k), n(k), m(k))를 k+1번째 추적에 사용한다(S142).
이후, 항공기 레이더는 초기값 k번째 추적 데이터 (NPRI(k), n(k), m(k))를 이용하여 t초 후의 표적(k+1번째 추적)이 RD 맵상 허용구역 내에 존재하는지를 확인한다(S143).
이때, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하면(S143), k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 그대로 유지한다(S144). 즉, 항공기 레이더는 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정한다.
반면에, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하지 않고 허용구역에 거리상으로 미달되면(S145), 현재 PRI bin인 NPRI(k)를 하나 줄여 허용구역 내에 존재할 수 있도록 조정한다(S146).
또한, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하지 않고 허용구역에 거리상으로 초과되면(S143), 현재 PRI bin인 NPRI(k)를 하나 늘려 허용구역 내에 존재할 수 있도록 조정한다(S147).
이와 같이 NPRI(k)를 조정하는 경우에는 도플러 영역에서도 허용구역을 벗어날 수도 있다.
이로 인해, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하는지를 다시 확인한다(S148).
이 경우 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하지 않는 경우는, 거리 영역 또는 도플러 영역이 벗어나는 경우를 구분하여 적용한다.
먼저, 항공기 레이더는 거리 영역에서 허용구역을 벗어날 경우, 현재 PRI bin인 NPRI(k)를 조정하는 과정을 다시 수행한다(S145).
다음, 항공기 레이더는 도플러 영역에서 허용구역을 벗어날 경우, RD 맵상의 허용구역 주변을 다시 탐색하는 과정을 수행한다(S149). 구체적으로, 항공기 레이더는 t초 후의 표적의 거리와 속도에 대해, 표적이 접히는 횟수를 나타낸 [n,m] 세트의 주변 확장인 [n(k)±2, m(k)±2] 세트 마다 해당하는 최적의 NPRI를 도출 및 저장한 후, 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRI bin을 k+1번째 PRI bin인 NPRI(k+1)로 선택한다. 여기서, 해당 n, m이 [n(k+1), m(k+1)] 세트가 된다.
다음, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하면(S148), k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터에서 NPRI(k)를 조정하여 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정한다(S141).
이하, MATLAB 시뮬레이션을 통해 본 발명의 과정의 검증결과에 대해 설명하기로 한다.
여기서는 현재 표적이 35㎞ 떨어진 거리에서 일정한 상대속도 600㎧로 다가오는 조우 시나리오를 가정하였다. 현재 표적과 항공기 레이더의 거리 차이가 'R0'일 때, t초 후의 표적과 항공기 레이더 간 거리 'R(t)'는 'R0―v*t'로 나타낼 수 있다. 도 5는 시간 경과에 따른 표적과 항공기 레이더 간 거리 변화를 나타낸 도면이다. 도 5는 40초까지 추적시, 표적과 항공기 레이더 간 거리를 시간에 따라 나타내었다.
또한, 상대속도가 일정하다고 가정했기 때문에, 표적의 도플러 주파수는 변하지 않지만, 표적과 항공기 레이더 간 거리 'R(t)'에 따라 표적의 거리 빈 'Nt'는 수학식 11과 같이 변화한다.
여기서, Rbin은 샘플링 시간에 따른 하나의 거리 빈 간격을 의미한다.
시간 경과에 따라 PRI bin인 NPRI, PRF, n, m의 변화를 각각 나타내면 도 6 내지 8과 같다. 도 6은 시간 경과에 따른 PRI bin의 변화를 나타낸 도면이고, 도 7은 시간 경과에 따른 PRF의 변화를 나타낸 도면이며, 도 8은 시간 경과에 따른 n, m의 변화를 나타낸 도면이다.
이 경우는 거리 영역에서 접히는 횟수가 변경되고 도플러 영역에서 접히는 횟수가 일정하며, 시간 경과에 따라 PRI bin인 NPRI이 대폭 늘어나는 것을 알 수 있다. PRI와 PFR은 상호 역방향 관계를 나타낸다.
도 9a 내지 도 9c는 RD 맵상 표적 위치 변화를 나타낸 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 7에서 NPRI의 첫번째 급상승 구간(t=16~18)에서의 RD 맵상 표적의 위치 변화를 나타낸다.
또한, 도 9a 내지 도 9c는 실제 추적 파형에서 표적의 정보에 따라 기존에 사용한 PRF에서 크게 변하지 않는 PRF를 적용하여도 동시에 모호하지 않고 지속적인 추적이 가능하다는 것을 알 수 있다. 즉, 항공기 레이더는 MPRF 파형 사용시, PRI 및 PRF가 모호하지 않으면서도 현재 값에서 크게 변하지 않는 가장 최적의 PRI 및 PRF를 쉽고 빠르게 선택할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법에 대한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법은, 항공기 레이더에서 클러터 영역(블라인드 영역)에 표적이 위치하지 않도록 항공기 고도에 해당하는 위치를 지정하고, 블라인드 영역을 회피하는 PRF 후보군 중에서 최적의 PRF를 선택하며, 이를 이용하여 지속적인 표적 추적에 따른 추적 PRF를 선택할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법은, 허용구역 정의 단계(S110), PRF 후보군 도출 단계(S120), 최적 PRF 선택 단계(S130), 추적 PRF 선택 단계(S140)를 포함한다.
이를 위해, 항공기 레이더는 적어도 하나 이상의 프로세스, 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리를 포함한다.
먼저, 항공기 레이더는 허용구역 정의 단계를 수행한다(S110). 즉, 허용구역 정의 단계(S110)는 클리어 영역에서 예측되는 표적을 추적하기 위해 거리(range) 및 도플러(doppler)(또는 속도) 영역에서 허용구역(allowable zone)을 정의한다. 여기서, 허용구역은 거리와 도플러 영역 각각에 대해 제한조건이 설정되어 표적을 보기에 모호하지 않은 구역으로 정의된다.
PRI 및 PRF의 정수배 만큼 접혀진(folding) 표적의 거리와 속도는 클리어 영역의 중심에 가까울수록 모호하지 않다. 이를 위해, 허용구역은 다음과 같이 거리와 도플러 영역에 대한 제한조건이 설정된다.
한편, 거리 영역에 대한 제한조건은 도 2a 및 도 2c를 참조하여 하기 [수학식 1]과 같이 설정된다. 도 2a는 최적 PRF에서 RD(Range-Doppler)맵 상의 표적 위치를 나타낸 도면이고, 도 2b는 거리 영역에서 허용구역을 설명하는 도면이다.
여기서, N은 샘플링 시간에 따른 빈(bin)으로 표현한 것이다. 다시 말해, 빈은 시간 단위로 표현된 거리를 샘플링 시간마다 구분한 것으로서, 거리 분해능으로 볼 수 있다.
상기 수학식 1의 파라미터의 의미는 다음과 같다.
Nc는 클러터의 영향이 큰 구역을 나타내는 예측된 클러터의 거리 빈을 나타낸다. 이처럼 클러터 구간을 설정하는 것은 거리영역에서 중요한 제한 조건에 해당된다. Nc는 예를 들어, 21빈일 수 있다.
또한, Nt는 예측되는 표적의 거리 빈을 나타낸다.
또한, Nheight는 항공기 고도의 거리 빈을 나타낸다. 도 2a를 참조하면, 항공기 고도에 해당하는 거리 빈의 이전 구역은 클리어 영역임을 알 수 있다. Nheight는 예를 들어, 104빈일 수 있다.
또한, Next는 신호처리를 위한 여분의 거리 빈을 나타낸다. 여기서, 신호처리는 윈도우 처리, CFAR(Constant False Alarm Rate) 처리 등일 수 있다. Next는 예를 들어, 20빈일 수 있다.
상기 수학식 1과 같이, 거리 영역에서 n번 접혀 들어온 표적에 대한 PRI 빈(NPRI)은 신호처리를 위해 Next 만큼 여분의 거리 빈을 설정하고 있기 때문에, Nt이후부터 Nheight―Next 이전으로 제한되어야 한다. 이에 대해서는 도 2b와 같이 도시될 수 있다.
그런데, Nt는 추적파형을 통해 알 수 있기 때문에, 거리 영역에서 n번 접혀 들어온 표적의 Nt-n·NPRI은, 지상 클러터, 항공기 고도, 여분의 PRI 빈에 의해 상한과 하한이 정해진다.
참고로, 전술한 Nt는 하기 수학식 2 및 3을 통해 알 수 있다.
여기서, Rtarget은 예측된 표적 거리를 나타내고, Rbin은 샘플링 시간에 따른 하나의 거리 빈 간격을 나타낸다. Rtarget은 예를 들어, 35㎞이고, Rbin은 예를 들어, 47.952m일 수 있다. c는 광속(2.997×108㎧)이고, tsub는 샘플링 시간이다. tsub는 예를 들어, 320㎱이다.
한편, 상기 수학식 1은 거리 영역에서 만족하는 PRI에 대하여 하기 수학식 4와 같이 정리할 수 있다. 즉, 수학식 4와 같이 거리 영역에서 만족하는 PRI를 구할 수 있다.
아울러, PRF 및 PRI는 하기 수학식 5의 관계를 가지므로, 거리 영역에서 만족하는 PRI를 통해 PRF도 구할 수 있다.
그리고, 도플러 영역에 대한 제한조건은 도 2c를 참조하여 다음과 같이 설정된다. 도 2c는 도플러 영역에서 허용구역을 설명하는 도면이다.
클러터에 대한 RD 맵은 상황에 따라 클리어 영역이 변할 수 있지만, 일반적으로
여기서는 허용구역을
따라서, 도플러 영역에 대한 제한조건은 도 2c를 참조하여 하기 수학식 6과 같이 설정된다.
여기서, fv는 예측된 표적의 도플러 주파수를 나타내며, 하기 수학식 7과 같다. 이러한 표적의 도플러 주파수 fv는 추적 파형을 통해 알 수 있다.
여기서, vtarget은 예측된 표적 속도이고, λ는 파장이다. vtarget은 예를 들어, 600㎧이다.
상기 수학식 6과 같이, 도플러 영역에서 m번 접혀 들어온 표적 fv-m·PRF는 상한과 하한이 설정된다.
한편, 상기 수학식 6은 상기 수학식 5에 따라 도플러 영역에서 만족하는 PRI에 대하여 하기 수학식 8과 같이 정리할 수 있다.
다음으로, 항공기 레이더는 PRF 후보군 도출 단계를 수행한다(S120). 즉, PRF 후보군 도출 단계(S120)는 거리 영역 및 도플러 영역에서 상기 수학식 4 및 8을 NPRI에 대하여 정리하여 공통으로 만족하는 PRI 및 PRF 후보군을 도출한다. 즉, PRF 후보군 도출 단계(S120)는 상기 수학식 4 및 8을 정리하면, 예측되는 표적을 허용구간 내에서 볼 수 있는 PRF 후보군을 도출할 수 있다.
구체적으로, 거리 영역에서 접히는 횟수 n을 고정하면, 상기 수학식 4 및 8을 공통으로 만족하는 NPRI를 구하기 위한 m의 범위를 구할 수 있다. 여기서, 정수 n의 범위는 레이더의 최대 탐지거리로부터 결정될 수 있다. 이를 통해, 가능한 [n,m] 세트를 구할 수 있다. 이에 대해서는 수학식 9를 만족하며, 수학식 9를 m에 대해 정리하면 수학식 10과 같다.
예를 들어, 표적이 35㎞ 떨어진 곳에서 600㎧의 속도로 예측되며, 제한되는 조건이 Nc=42, Next=50, Nheight=104와 같이 허용구역이 좁은 경우를 가정할 때, 거리 영역에서 접히는 횟수 n을 4로 제한하여 1부터 4까지 증가시키면서 가능한 [n,m] 세트를 구해보면, [2,2], [3,1], [4,1]이다. 이에 따라, 각각의 세트에 대한 NPRI의 범위를 구할 수 있다. 만약에, 공통인 PRI 및 PRF가 존재하지 않는다면 다음 세트로 넘어간다.
이와 같이, 표적이 접히는 횟수를 나타낸 [n,m] 세트에 따라 PRF 후보군이 존재한다.
다음으로, 항공기 레이더는 최적 PRF 선택 단계를 수행한다(S130). 즉, 최적 PRF 선택 단계(S130)는 거리 영역과 도플러 영역에서 공통의 제한 조건을 만족하는 NPRI을 구했다면, 구해진 PRF 후보군 중 최적 PRF를 선택한다. 여기서는 PRF 후보군 중에서 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보가 최적 PRF로 선택된다. 이는 허용구역의 중심(optimal point)과 가까울수록 모호하지 않은 PRF에 해당한다고 판단될 수 있기 때문이다. 이에 대해서는 도 3을 통해 확인 가능하다. 도 3은 상기 도 2b 및 2c에 대한 2차원 RD 맵을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 클리어 영역에서 표적을 보기 위해 허용구역(AZ)가 정의된다. 아울러, 제1 후보(1), 제2 후보(2), 제3 후보(3)에서, PRF 후보군은 허용구역(AZ) 내에 포함되지 않는 제1 후보(1)가 제외되고, 제2 후보(2)와 제3 후보(3)가 선택될 수 있다. PRF 후보군 중 허용구역(AZ)의 중심(OP)와 가장 가까운 PRF 후보인 제2 후보(2)가 최적 PRF로 선택된다.
다음으로, 항공기 레이더는 추적 PRF 선택 단계를 수행한다(S140). 즉, 추적 PRF 선택 단계(S140)는 선택된 최적 PRF를 기반으로 표적의 속도와 거리에 따라 거리 영역과 도플러 영역에서 공통적인 제한 조건을 만족하는 추적 PRF를 선택한다. 이는 표적이 움직이는 상황을 고려하여 빠르게 최적 PRF를 선택하는 과정이다.
추적 PRF 선택 단계(S140)는 표적의 속도와 거리에 따라 거리 영역과 도플러 영역에서 접히는 횟수 [n,m] 세트를 1부터 정해진 수까지 전체 탐색할 필요 없다. 이는 추적 파형이 추적 필터로부터 나오는 표적의 거리와 속도 예측치를 이용하기 때문이다.
즉, 현재 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터 (NPRI(k), n(k), m(k))는 다음 t초 이후에 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터로 사용된다. 현재 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터는 최적 PRF에 대한 추적 데이터를 적용할 수 있다.
이에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 추적 PRF 선택 방법에 대한 도면이다.
먼저, 항공기 레이더는 k번째 추적에 예측되는 표적의 거리와 속도에 따른 추적 데이터를 확인한다(S141). 즉, 현재 k번째 추적에 예측되는 표적은 거리 r(k) 떨어진 곳에서 속도 v(k)로 예측되며, 추적 데이터는 (NPRI(k), n(k), m(k))이다.
이후, 항공기 레이더는 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 거리 r'(k+1)와 속도 v'(k+1)를 추정하고, k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터 (NPRI(k), n(k), m(k))를 k+1번째 추적에 사용한다(S142).
이후, 항공기 레이더는 초기값 k번째 추적 데이터 (NPRI(k), n(k), m(k))를 이용하여 t초 후의 표적(k+1번째 추적)이 RD 맵상 허용구역 내에 존재하는지를 확인한다(S143).
이때, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하면(S143), k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 그대로 유지한다(S144). 즉, 항공기 레이더는 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정한다.
반면에, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하지 않고 허용구역에 거리상으로 미달되면(S145), 현재 PRI bin인 NPRI(k)를 하나 줄여 허용구역 내에 존재할 수 있도록 조정한다(S146).
또한, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하지 않고 허용구역에 거리상으로 초과되면(S143), 현재 PRI bin인 NPRI(k)를 하나 늘려 허용구역 내에 존재할 수 있도록 조정한다(S147).
이와 같이 NPRI(k)를 조정하는 경우에는 도플러 영역에서도 허용구역을 벗어날 수도 있다.
이로 인해, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하는지를 다시 확인한다(S148).
이 경우 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하지 않는 경우는, 거리 영역 또는 도플러 영역이 벗어나는 경우를 구분하여 적용한다.
먼저, 항공기 레이더는 거리 영역에서 허용구역을 벗어날 경우, 현재 PRI bin인 NPRI(k)를 조정하는 과정을 다시 수행한다(S145).
다음, 항공기 레이더는 도플러 영역에서 허용구역을 벗어날 경우, RD 맵상의 허용구역 주변을 다시 탐색하는 과정을 수행한다(S149). 구체적으로, 항공기 레이더는 t초 후의 표적의 거리와 속도에 대해, 표적이 접히는 횟수를 나타낸 [n,m] 세트의 주변 확장인 [n(k)±2, m(k)±2] 세트 마다 해당하는 최적의 NPRI를 도출 및 저장한 후, 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRI bin을 k+1번째 PRI bin인 NPRI(k+1)로 선택한다. 여기서, 해당 n, m이 [n(k+1), m(k+1)] 세트가 된다.
다음, 항공기 레이더는 표적 위치가 RD 맵상의 허용구역 내에 존재하면(S148), k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터에서 NPRI(k)를 조정하여 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정한다(S141).
이하, MATLAB 시뮬레이션을 통해 본 발명의 과정의 검증결과에 대해 설명하기로 한다.
여기서는 현재 표적이 35㎞ 떨어진 거리에서 일정한 상대속도 600㎧로 다가오는 조우 시나리오를 가정하였다. 현재 표적과 항공기 레이더의 거리 차이가 'R0'일 때, t초 후의 표적과 항공기 레이더 간 거리 'R(t)'는 'R0―v*t'로 나타낼 수 있다. 도 5는 시간 경과에 따른 표적과 항공기 레이더 간 거리 변화를 나타낸 도면이다. 도 5는 40초까지 추적시, 표적과 항공기 레이더 간 거리를 시간에 따라 나타내었다.
또한, 상대속도가 일정하다고 가정했기 때문에, 표적의 도플러 주파수는 변하지 않지만, 표적과 항공기 레이더 간 거리 'R(t)'에 따라 표적의 거리 빈 'Nt'는 수학식 11과 같이 변화한다.
여기서, Rbin은 샘플링 시간에 따른 하나의 거리 빈 간격을 의미한다.
시간 경과에 따라 PRI bin인 NPRI, PRF, n, m의 변화를 각각 나타내면 도 6 내지 8과 같다. 도 6은 시간 경과에 따른 PRI bin의 변화를 나타낸 도면이고, 도 7은 시간 경과에 따른 PRF의 변화를 나타낸 도면이며, 도 8은 시간 경과에 따른 n, m의 변화를 나타낸 도면이다.
이 경우는 거리 영역에서 접히는 횟수가 변경되고 도플러 영역에서 접히는 횟수가 일정하며, 시간 경과에 따라 PRI bin인 NPRI이 대폭 늘어나는 것을 알 수 있다. PRI와 PFR은 상호 역방향 관계를 나타낸다.
도 9a 내지 도 9c는 RD 맵상 표적 위치 변화를 나타낸 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 7에서 NPRI의 첫번째 급상승 구간(t=16~18)에서의 RD 맵상 표적의 위치 변화를 나타낸다.
또한, 도 9a 내지 도 9c는 실제 추적 파형에서 표적의 정보에 따라 기존에 사용한 PRF에서 크게 변하지 않는 PRF를 적용하여도 동시에 모호하지 않고 지속적인 추적이 가능하다는 것을 알 수 있다. 즉, 항공기 레이더는 MPRF 파형 사용시, PRI 및 PRF가 모호하지 않으면서도 현재 값에서 크게 변하지 않는 가장 최적의 PRI 및 PRF를 쉽고 빠르게 선택할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (12)
- 표적을 추적하기 위해 거리(range) 영역 및 도플러(doppler) 영역으로 이루어지는 거리 도플러(RD: Ranger Doppler) 맵에서 허용구역을 정의하는 단계;
상기 거리 영역에 관한 제 1 제한 조건 및 상기 도플러 영역에 관한 제 2 제한 조건을 모두 만족하는 PRI(Pulse Repetition Interval) 후보군 및 PRF(Pulse Repetition Frequency) 후보군을 도출하는 단계;
상기 PRF 후보군 중에서 상기 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보를 최적 PRF로 선택하는 단계; 및
상기 선택된 최적 PRF를 기반으로 추적 PRF를 선택하는 단계;를 포함하며,
상기 추적 PRF를 선택하는 단계는,
k번째 추적에 예측되는 표적의 거리와 속도에 따른 추적 데이터를 확인하는 제 1 확인 단계;
k+1번째 추적에 예측되는 표적의 거리 및 속도를 추정하고, 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터를 상기 k+1번째 추적에 사용하는 사용 단계;
상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하는 제 2 확인 단계; 및
상기 제 2 확인 단계의 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정하는 설정 단계;
를 포함하는 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 확인 단계의 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역에 거리상으로 미달하는지를 판단하는 판단 단계;
판단 결과에 따라 현재 PRI 빈(bin)을 조정하여 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하는 제 3 확인 단계; 및
상기 제 3 확인 단계의 확인 결과에 따라 상기 허용구역을 거리 영역에서 벗어나면 상기 조정된 현재 PRI 빈을 다시 조정하고, 상기 허용구역을 도플러 영역에서 벗어나면 상기 허용구역 주변을 다시 탐색하는 탐색 단계;
를 더 포함하는 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 제한 조건은
상기 거리 영역에서 PRI 빈이 클러터 빈, 항공기 고도 빈, 여분의 빈, 표적의 거리 빈을 이용하여 상한과 하한이 정해지는 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 제한 조건은,
도플러 영역에서 PRI 빈이 표적 도플러 주파수와 샘플링 시간을 이용하여 상한과 하한이 정해지는 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 PRF는, PRI와 역수의 관계로 표현되는 항공기 레이더에서 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 방법.
- 항공기 레이더로서,
적어도 하나 이상의 프로세스; 및
컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며,
상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세스로 하여금,
표적을 추적하기 위해 거리(range) 영역 및 도플러(doppler) 영역으로 이루어지는 거리 도플러(RD: Ranger Doppler) 맵에서 허용구역을 정의하고,
상기 거리 영역에 관한 제 1 제한 조건 및 상기 도플러 영역에 관한 제 2 제한 조건을 모두 만족하는 PRI(Pulse Repetition Interval) 후보군 및 PRF(Pulse Repetition Frequency) 후보군을 도출하고,
상기 PRF 후보군 중에서 상기 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보를 최적 PRF로 선택하고,
상기 선택된 최적 PRF를 기반으로 추적 PRF를 선택하고,
상기 프로세스는, 상기 추적 PRF를 선택하는 경우에,
k번째 추적에 예측되는 표적의 거리와 속도에 따른 추적 데이터를 확인하며,
k+1번째 추적에 예측되는 표적의 거리 및 속도를 추정하고, 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터를 상기 k+1번째 추적에 사용하고,
상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하며,
상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하는 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정하는 것을 포함하는 항공기 레이더.
- 삭제
- 제 7 항에 있어서,
상기 프로세스는,
상기 추적 데이터를 확인하는 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역에 거리상으로 미달하는지를 판단하고,
판단 결과에 따라 현재 PRI 빈(bin)을 조정하여 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하며,
상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하는 확인 결과에 따라 상기 허용구역을 거리 영역에서 벗어나면 상기 조정된 현재 PRI 빈을 다시 조정하고, 상기 허용구역을 도플러 영역에서 벗어나면 상기 허용구역 주변을 다시 탐색하는 것을 특징으로 하는 항공기 레이더.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 제한 조건은,
거리 영역에서 PRI 빈이 클러터 빈, 항공기 고도 빈, 여분의 빈, 표적의 거리 빈을 이용하여 상한과 하한이 정해지는 항공기 레이더.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 제한 조건은,
도플러 영역에서 PRI 빈이 표적 도플러 주파수와 샘플링 시간을 이용하여 상한과 하한이 정해지는 항공기 레이더.
- 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체로서,
상기 프로그램은,
표적을 추적하기 위해 거리(range) 영역 및 도플러(doppler) 영역으로 이루어지는 거리 도플러(RD: Ranger Doppler) 맵에서 허용구역을 정의하는 단계;
상기 거리 영역에 관한 제 1 제한 조건 및 상기 도플러 영역에 관한 제 2 제한 조건을 모두 만족하는 PRI(Pulse Repetition Interval) 후보군 및 PRF(Pulse Repetition Frequency) 후보군을 도출하는 단계;
상기 PRF 후보군 중에서 상기 허용구역의 중점과 가장 가까운 PRF 후보를 최적 PRF로 선택하는 단계; 및
상기 선택된 최적 PRF를 기반으로 추적 PRF를 선택하는 단계;를 포함하며,
상기 추적 PRF를 선택하는 단계는,
k번째 추적에 예측되는 표적의 거리와 속도에 따른 추적 데이터를 확인하는 제 1 확인 단계;
k+1번째 추적에 예측되는 표적의 거리 및 속도를 추정하고, 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적 데이터를 상기 k+1번째 추적에 사용하는 사용 단계;
상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 위치가 상기 허용구역 내에 존재하는지를 확인하는 제 2 확인 단계; 및
상기 제 2 확인 단계의 확인 결과에 따라 상기 k+1번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터를 상기 k번째 추적에 예측되는 표적의 추적데이터로 설정하는 설정 단계;를 포함하는 MPRF 모드의 추적 PRF 선택 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체.
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| KR1020170099040A KR101993855B1 (ko) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | 항공기 레이더에서 ｍｐｒｆ 모드의 추적 ｐｒｆ 선택 방법 및 이를 이용한 항공기 레이더 |
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