KR101996025B1 - 대상체에 대한 반사 신호를 처리하는 정보 처리 장치 및 방법. - Google Patents

대상체에 대한 반사 신호를 처리하는 정보 처리 장치 및 방법. Download PDF

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Abstract

복수개의 산란원을 포함하는 대상체에 대한 반사 신호를 복수개의 채널을 갖는 수신부를 통해 수신하고, 수신 신호를 산란원별로 분리하고, 산란원별로 분리된 분리 신호를 이용하여 결정한 1차원 주파수를 이용하여 대상체의 운동 주파수를 결정하는 장치 및 방법이 개시된다.

Description

대상체에 대한 반사 신호를 처리하는 정보 처리 장치 및 방법. {AN INFORMATION PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING A REFLECTION SIGNAL FOR A TARGET OBJECT}
본 발명은 대상체에 대한 반사 신호로부터 대상체의 움직임과 관련된 정보를 획득 또는 처리하는 정보 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
미사일 표적과 유사한 기하학적 형상을 가지는 기만체가 있는 경우, 표적의 대상이 되는 대상체의 탐지에 많은 어려움이 존재한다. 따라서 이러한 기만체로부터 보다 효율적으로 표적이 되는 대상체를 변별하기 위한 다양한 레이다 신호 처리기법들이 개발될 필요가 있다.
종래 시간-주파수 변환기법은 계산량이 영상크기에 따라 급격하게 증가한다. 또한, 여러 산란원들로 구성된 표적으로부터 레이다 반사 신호를 수신할 경우, 여러 산란원들의 효과나 특징들이 중첩된 결과로 나타나기 때문에 계산은 매우 복잡해진다.
따라서, 각 산란원별로 레이다 반사 신호들을 효율적으로 분리하고, 표적의 위치 또는 움직임 추정에 이용되는 여러 정보를 보다 빠르고 안정적으로 획득하기 위한 기법이 요구된다.
본 발명의 일 실시예는, 대상체에 대한 반사 신호로부터 대상체의 움직임과 관련된 정보를 획득 또는 처리하는 정보 처리 장치 및 그 방법을 개시한다. 구체적으로 복수개의 산란원을 포함하는 대상체의 움직임 정보를 획득하는 방법 및 그 장치를 개시한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은, 복수개의 산란원을 포함하는 대상체에 대한 반사 신호를 복수개의 채널로부터 수신하여 복수개의 수신 신호를 획득하는 상기 복수개의 채널을 포함하는 수신부; 및 상기 복수개의 수신 신호로부터, 상기 산란원별로 분리된 복수개의 분리 신호를 획득하고, 상기 분리 신호를 이용하여, 상기 대상체의 운동 주파수에 따라 결정되는 1차원 주파수를 결정하고, 상기 결정된 1차원 주파수로부터 상기 운동 주파수를 결정하는 프로세서;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신부는 움직임이 모델링된 대상체로부터 반사된 반사 신호를 상기 복수개의 채널로부터 수신할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 ICA(independent component analysis)를 이용하여 상기 복수개의 수신 신호로부터 상기 복수개의 분리 신호를 획득할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수개의 분리 신호의 통계적 특성이 비가우시안(Non-Gaussian)이 되도록 상기 복수개의 분리 신호를 획득할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 고정 소수점(fixed-point) 알고리즘 및/또는 뉴턴(Newton) 기법을 이용하여 상기 복수개의 분리 신호를 획득할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수개의 분리 신호가 동일하지 않도록 대칭의 상관관계 줄임(symmetric decorrelation)을 수행하여 상기 복수개의 분리 신호를 획득할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 분리 신호의 위상 성분에 대한 미분 연산을 통해 상기 상기 1차원 주파수를 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 MUSIC(Multiple Signal Classification)을 이용하여 상기 대상체의 상기 운동 주파수를 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 1차원 주파수의 공분산 행렬을 결정하고, 상기 공분산 행렬로부터 잡음에 대한 고유 벡터를 결정하고, 상기 고유 벡터를 이용하여 상기 대상체의 상기 운동 주파수를 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 결정된 상기 운동 주파수에 따라 상기 대상체의 움직임을 모델링하고, 상기 모델링된 상기 대상체의 움직임 따라 상기 대상체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면은, 복수개의 산란원을 포함하는 대상체에 대한 반사 신호를 복수개의 채널로부터 수신하여 복수개의 수신 신호를 획득하는 단계; 상기 복수개의 수신 신호로부터, 상기 산란원별로 분리된 복수개의 분리 신호를 획득하는 단계; 상기 분리 신호를 이용하여, 상기 대상체의 운동 주파수에 따라 결정되는 1차원 주파수를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 1차원 주파수로부터 상기 대상체의 상기 운동 주파수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 측면은, 제 2 측면의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 정보 처리 장치의 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따라 복수개의 산란원을 포함하는 대상체의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 대상체의 움직임의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 수신부에 대한 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 복수개의 채널로부터 복수개의 수신 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따라 산란원별로 분리된 복수개의 분리 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 1차원 주파수의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따라 1차원 주파수를 이용하여 획득된 스펙트럼의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따라 대상체의 운동 주파수를 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 실시 예는 기술적 사상을 구체화하기 위한 것일 뿐 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 상세한 설명 및 실시 예로부터 해당 기술분야에 속하는 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
본 명세서에서 사용되는 “구성된다” 또는 “포함한다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 “제 1” 또는 “제 2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 이러한 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하거나 설명의 편의를 위한 목적으로 사용될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)의 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 수신부(110) 및 프로세서(120)를 포함할 수 있다. 또한 다른 실시 예에 따라 정보 처리 장치(100)는 디스플레이(130)를 포함할 수 있다. 그러나, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 정보 처리 장치(100)에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따를 경우, 도 1에 도시된 구성요소들 중 일부 구성요소는 생략될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
미사일 표적이 되는 대상체는 기동 시, 대기의 외부요란 등으로 인해 원추(coning)운동과 미세한 떨림인 장동(nutation)운동을 할 수 있다. 이 때 미사일 표적이 되는 대상체가 자세조정시스템으로 인하여 15°이하의 원추각도를 유지하면서 원추운동 및 장동운동을 하는 특성은 일종의 미세운동일 수 있다.
상기와 같은 미사일 표적이 되는 대상체의 역학적 움직임은 수신된 레이더 반사 신호에 추가적인 주파수 변조 특성을 발생시키며, 이와 같은 효과를 미세도플러 효과라고 할 수 있다.
미사일 표적이 되는 대상체의 미세도플러 효과는 시간에 따라 도플러 주파수가 변화하기 때문에 1차원 주파수 스펙트럼 해석기법을 통해서는 정확한 해석을 수행하기 어렵다. 그러나 후술하는 바와 같이, 일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 1차원 주파수를 이용하여 대상체의 움직임에 대한 정보(예: 운동 주파수)를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 수신부(110)(예: 위상배열안테나)를 통해 수신된 각 채널별 레이다 반사 신호들인 수신 신호에 ICA(independent component analysis)를 적용하여 각 산란원별 레이다 반사 신호들로 분리하여 분리 신호를 획득하고, 분리된 단일 산란원 레이다 반사 신호인 분리 신호의 위상성분에 미분연산을 수행하여 1차원 주파수(예: 1차원 미세도플러 주파수 함수)를 추출 한 뒤, 추출된 주파수 또는 주파수를 나타내는 함수에 MUSIC(Multiple Signal Classification)을 적용하여 미세운동변수(예: 운동 주파수)를 추정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 수신부(110)(예: 위상배열안테나)를 사용하여 미세운동을 하는 미사일 표적인 대상체로부터 각 채널별 레이다 반사 신호들을 수신하여 수신 신호를 획득하고, 수신 신호들에 ICA를 적용하여 각 산란원별 신호들로 분리하여 분리 신호를 획득하고, 단일 산란원 신호인 분리 신호의 위상성분에 미분연산을 수행하여 1차원 주파수(예: 1차원 미세도플러 주파수 함수)를 추출하고, 추출된 1차원 주파수에 MUSIC을 적용하여 미세운동변수(예: 운동 주파수)를 추정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 미세운동을 하는 점산란원 기반의 미사일 표적인 대상체를 모델링하고, 모델링된 대상체로부터 레이다 반사 신호를 형성하고, 복수개의 채널을 포함하는 수신부(110)(예: 위상배열안테나)를 사용하여 각 채널별 레이다 반사 신호들을 모델링할 수 있다. 분리 신호는 각 채널별 레이다 반사신호를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 복수개의 산란원을 포함하는 대상체에 대한 반사 신호를 복수개의 채널로부터 수신하여 복수개의 수신 신호를 획득하는 복수개의 채널을 포함하는 수신부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 수신부(110)는 움직임이 모델링된 대상체로부터 반사된 반사 신호를 복수개의 채널로부터 수신할 수 있다. 수신부(110)는 복수개의 채널을 포함하고, 각각의 채널로부터 수신된 반사 신호인 수신 신호를 획득할 수 있다. 수신부(110)는 복수개의 채널을 포함하기 때문에, 수신부(110)는 복수개의 수신신호를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 프로세서(120)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 복수개의 수신 신호로부터, 산란원별로 분리된 복수개의 분리 신호를 획득하고, 분리 신호를 이용하여, 대상체의 운동 주파수에 따라 결정되는 1차원 주파수를 결정하고, 결정된 1차원 주파수로부터 운동 주파수를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 ICA를 이용하여 수신부(110)가 획득한 복수개의 수신 신호로부터 복수개의 분리 신호를 획득할 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 복수개의 분리 신호의 통계적 특성이 비가우시안(Non-Gaussian)이 되도록 복수개의 분리 신호를 획득할 수 있다. 다른 예로, 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 고정 소수점(fixed-point) 알고리즘 및/또는 뉴턴(Newton) 기법을 이용하여 복수개의 분리 신호를 획득할 수 있다. 다른 예로, 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 복수개의 분리 신호가 동일하지 않도록 대칭의 상관관계 줄임(symmetric decorrelation)을 수행하여 복수개의 분리 신호를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 분리 신호의 위상 성분에 대한 미분 연산을 통해 1차원 주파수를 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(120)는 분리 신호의 위상 성분에 대한 미분 연산을 통해 1차원 미세도플러 주파수 함수를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 MUSIC을 이용하여 대상체의 운동 주파수를 결정할 수 있다. 일 예로, 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 1차원 주파수의 공분산 행렬을 결정하고, 공분산 행렬로부터 잡음에 대한 고유 벡터를 결정하고, 고유 벡터를 이용하여 대상체의 운동 주파수를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 결정된 운동 주파수에 따라 대상체의 움직임을 모델링할 수 있다. 또한, 디스플레이(130)는 모델링된 대상체의 움직임 따라 대상체를 디스플레이할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따라 복수개의 산란원을 포함하는 대상체의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 2는 미사일 표적인 대상체의 점산란원 모델의 일 실시 예로서, 시뮬레이션에 사용된 미사일 표적인 대상체의 점산란원 모델을 도시한다.
일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 대상체를 모델링함에 있어서, 미사일 표적을 물리적반사이론(physical theory of diffraction)에 기반한 쐐기(wedge) 산란원 A(210)와 물리광학(physical optics)에 기반한 면(facet) 산란원 B(220) 및 C(230)로 구성할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 대상체의 움직임의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 3은 대상체의 운동 특성(예: 고유 미세운동특성)을 나타낸다. 일 예로, 도 3은 미사일 표적이 되는 대상체의 대표적인 미세운동인 원추운동과 장동운동에 대한 특성을 기하학적으로 나타낸다.
Wc는 원추 각속도, Wn은 장동 각속도, θn은 장동 각크기, [lx, ly, lz]는 미사일 표적인 대상체의 머리끝방향 회전축을 나타낸다고 할 때, 정보 처리 장치(100)는 대상체의 운동(예: 미세운동)을 모델링하기 위하여 대상체의 진행방향을 z축으로 가정할 경우, z축을 회전축으로 하는 원추운동과 미세한 진동의 특성을 가지는 장동운동과 관련하여 [수학식 1] 내지 [수학식 5]가 제안된다.
[수학식 1]
Figure 112017078444223-pat00001
[수학식 2]
Figure 112017078444223-pat00002
[수학식 3]
Figure 112017078444223-pat00003
[수학식 4]
Figure 112017078444223-pat00004
[수학식 5]
Figure 112017078444223-pat00005
산란원 A(210), 산란원 B(220), 산란원 C(230)에 대한 각 산란원별 레이다 반사 신호인 분리 신호를 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112017078444223-pat00006
Figure 112017078444223-pat00007
미세 운동을 하는 대상체의 레이다 반사 신호는 [수학식 7]에서와 같이 산란원 A(210), 산란원 B(220), 산란원 C(230)의 신호의 합으로 구성될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112017078444223-pat00008
도 4는 일 실시 예에 따른 수신부(110)에 대한 일 예를 나타내는 도면이다. 미세 운동을 하는 대상체에 수신부(110)(예: 위상 배열 안테나)를 사용하여 각 채널별 레이다 반사신호들을 구성할 수 있다. 예를 들면, 3개의 채널이 있는 경우, 제 1 채널(410), 제 2 채널(420) 및 제 3 채널(430)이 도 4와 같이 배치될 수 있다. 또한 이 경우, 3개의 채널이 있기 때문에 [수학식 8] 및 [수학식 9]가 개시된다. [수학식 9]는 [수학식 8]에서의 a1, a2, a3에 대해 나타낸다.
[수학식 8]
Figure 112017078444223-pat00009
[수학식 9]
Figure 112017078444223-pat00010
(k: 배열 번호, d: 배열간의 간격, Φ: 두 배열간의 위상천이 차이 값)
도 5는 일 실시 예에 따라 복수개의 채널로부터 복수개의 수신 신호의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 영상은 수신부(110)(예: 위상 배열 안테나)에서 수신된 각 채널별 레이다 반사 신호인 수신 신호의 시간-주파수 영상을 나타낸다. 구체적으로 수신부(110)가 3개의 채널을 가진 경우, 수신된 각 채널별 레이다 반사 신호인 수신 신호들의 미세도플러 주파수 변화가 2차원 시간-주파수 영상에서 디스플레이될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따라 산란원별로 분리된 복수개의 분리 신호의 일 예를 나타내는 도면이다. ICA로 분리된 각 산란원별 레이다 반사 신호인 분리 신호의 시간-주파수 영상들이 도시된다. ICA로 분리된 각 산란원별 레이다 반사 신호들의 미세도플러 주파수 변화가 2차원 시간-주파수 영상에서 도시된다.
정보 처리 장치(100)는 수신부(110)(예: 위상 배열 안테나)로부터 수신된 각 채널별 레이다 반사 신호인 복수개의 수신 신호들로부터 각 산란원별 레이다 반사 신호로 분리된 분리 신호를 ICA를 이용하여 획득할 수 있다.
ICA를 이용한 신호 분리를 위해 각 산란원별 레이다 반사 신호인 분리 신호는 각 채널별 레이다 반사 신호들과 추정하고자 하는 가중치 행렬간의 선형 결합 관계로 재구성될 수 있다. 예를 들면 분리 신호는 [수학식 10] 및 [수학식 11]를 이용해서 표현될 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112017078444223-pat00011
[수학식 11]
Figure 112017078444223-pat00012
가중치 행렬의 이상적인 값은 알 수 없기 때문에 정보 처리 장치(100)는 ICA를 통해 이를 추정하기 위하여 먼저 임의의 가중치 행렬 초기값으로 각 산란원별 레이다 반사 신호들을 추정한 후, 추정된 신호들의 통계적 특성이 비가우시안(Non-Gaussian)이 되는 방향으로 고정 소수점(fixed-point) 알고리즘과 뉴턴(Newton) 기법을 사용하여 가중치 행렬의 이상적인 값을 추정할 수 있다. 이 과정에서 [수학식 12], [수학식 13] 및 [수학식 14]가 적용될 수 있다. [수학식 12], [수학식 13] 및 [수학식 14]에서 j는 j번째 채널, E{ }는 통계 평균 연산자, H는 헤르미트 연산자, *는 복소 공액 연산자, α는 임의 상수를 나타낼 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112017078444223-pat00013
[수학식 13]
Figure 112017078444223-pat00014
[수학식 14]
Figure 112017078444223-pat00015
추정된 가중치 행렬을 사용하여 분리된 각 산란원별 레이다 반사 신호인 분리 신호들이 동일한 추정값을 가지지 않도록 정보 제공 장치(100)는 대칭의 상관관계 줄임(symmetric decorrelation)을 수행할 수 있다.
[수학식 15]
Figure 112017078444223-pat00016
상술된 ICA를 반복적으로 수행하고, 분리된 각 산란원별 레이다 반사 신호인 분리 신호들이 수렴하는 경우 알고리즘이 종료될 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 1차원 주파수의 일 예를 나타내는 도면이다. 예를 들면, 도 7은 산란원 A(210)의 레이다 반사 신호 위상 성분에 미분 연산을 수행하여 추출된 1차원 미세도플러 주파수 함수를 나타낼 수 있다.
정보 처리 장치(100)는 MUSIC을 사용한 변수 추정 등을 수행함에 있어, 1차원 미세도플러 주파수 함수를 추출하고, 추출된 함수에 MUSIC을 적용한 미세운동변수 추정할 수 있다. 구체적으로 정보 처리 장치(100)는 1차원 미세도플러 주파수 함수를 추출하기 위해서, ICA로 분리된 산란원들의 레이다 반사 신호들 중 하나를 선택한 후, 선택된 신호의 위상성분에 미분연산을 수행할 수 있다. [수학식 16]에서 일 예가 도시된다.
[수학식 16]
Figure 112017078444223-pat00017
(∠ { } : 위상 추출 연산자)
도 8은 일 실시 예에 따라 1차원 주파수를 이용하여 획득된 스펙트럼의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 스펙트럼은 MUSIC을 사용하여 추정된 스펙트럼일 수 있다. 예를 들면, 도 8은 1차원 미세도플러 주파수 함수에 MUSIC을 사용하여 추정된 스펙트럼의 일 예를 나타낼 수 있다.
정보 처리 장치(100)는 MUSIC을 적용한 미세운동변수 추정을 위하여 찾고자하는 미세운동변수인 원추운동 주파수를 기본 주파수(fundamental frequency)로 가지는 1차원 미세도플러 주파수 함수의 공분산 행렬 추정을 수행할 수 있다. [수학식 17]에서 일 예가 도시된다.
[수학식 17]
Figure 112017078444223-pat00018
정보 처리 장치(100)는 추정된 공분산 행렬에서 잡음에 대한 고유벡터들을 추출하기 위해 고유치 분해(eigen-value decomposition)를 수행할 수 있다. [수학식 18]에서 일 예가 도시된다.
[수학식 18]
Figure 112017078444223-pat00019
정보 처리 장치(100)는 고유벡터들 중 고유값이 가장 큰 고유벡터를 제외한 나머지 잡음 고유벡터들과 방데르몽드 행렬(Vandermonde Matrix)의 공간 주파수 벡터들과의 직교성(orthogonality)을 이용하여 1차원 미세도플러 주파수 함수의 스펙트럼 추정을 수행할 수 있다.
[수학식 19] 및 [수학식 20]에서 일 예가 도시된다.
[수학식 19]
Figure 112017078444223-pat00020
[수학식 20]
Figure 112017078444223-pat00021
MUSIC을 사용하여 추정된 스펙트럼의 최대값에 해당되는 주파수 값으로부터 원추운동 주파수 추정이 수행될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따라 대상체의 운동 주파수를 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
단계 S910에서 일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 복수개의 산란원을 포함하는 대상체에 대한 반사 신호를 복수개의 채널로부터 수신하여 복수개의 수신 신호를 획득한다.
예를 들면, 정보 처리 장치(100)는 대상체의 움직임을 모델링하고, 모델링된 대상체로부터 반사된 반사 신호를 복수개의 채널로부터 수신할 수 있다.
단계 S920에서 일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 복수개의 수신 신호로부터, 산란원별로 분리된 복수개의 분리 신호를 획득한다.
예를 들면, 정보 처리 장치(100)는 ICA를 이용하여 복수개의 수신 신호로부터 복수개의 분리 신호를 획득할 수 있다.
단계 S930에서 일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 분리 신호를 이용하여, 대상체의 운동 주파수에 따라 결정되는 1차원 주파수를 결정한다.
예를 들면, 정보 처리 장치(100)는 분리 신호의 위상 성분에 대한 미분 연산을 통해 1차원 주파수를 결정할 수 있다.
단계 S940에서 일 실시 예에 따른 정보 처리 장치(100)는 단계 S930에서 결정된 1차원 주파수로부터 대상체의 운동 주파수를 결정한다. 예를 들면, 정보 처리 장치(100)는 MUSIC을 이용하여 대상체의 운동 주파수를 결정할 수 있다.
정보 처리 장치(100)는 표적을 구성하는 점산란원들 간의 간섭현상을 배제할 수 있다. 정보 처리 장치(100)는 고속의 ICA 신호 분리 기법을 통하여 산란원들 간의 간섭현상 없이 미세운동변수를 안정적으로 추정할 수 있다.
정보 처리 장치(100)는 2차원 시간-주파수 영상을 사용하지 않을 수 있다. 정보 처리 장치(100)는 1차원 미세도플러 주파수 함수를 사용하여 고속의 실시간 미세운동변수 추정을 수행할 수 있다.
정보 처리 장치(100)는 미세운동변수 추정 시 미사일 표적의 속도, 가속도 영향을 적게 받을 수 있다. 정보 처리 장치(100)는 수신된 레이다 반사 신호에서 미세운동 성분 외에 미사일 표적의 속도, 가속도에 대한 성분들이 잔존할 경우, 1차원 미세도플러 주파수 함수의 스펙트럼 추정 방식을 통해 기존의 시간-주파수 영상 기반의 변수 추정 기법들보다 안정적으로 미세운동변수 추정을 수행할 수 있다.
정보 처리 장치(100)는 잡음의 영향을 적게 받을 수 있다. 정보 처리 장치(100)는 ICA를 사용한 잡음분리 효과와 MUSIC 기법을 사용한 신호 대 잡음비 향상을 통해 잡음 환경 내에서 보다 안정적인 미세운동변수 추정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 복수개의 산란원을 포함하는 대상체에 대한 반사 신호를 복수개의 채널로부터 수신하여 복수개의 수신 신호를 획득하는 상기 복수개의 채널을 포함하는 수신부; 및
    상기 복수개의 수신 신호로부터, 상기 산란원별로 분리된 복수개의 분리 신호를 획득하고, 상기 분리 신호의 위상 성분에 대한 미분 연산을 통해 1차원 주파수를 결정하고, 상기 결정된 1차원 주파수로부터 상기 대상체의 운동 주파수를 결정하는 프로세서;를 포함하는 정보 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신부는
    움직임이 모델링된 대상체로부터 반사된 반사 신호를 상기 복수개의 채널로부터 수신하는 정보 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    ICA(independent component analysis)를 이용하여 상기 복수개의 수신 신호로부터 상기 복수개의 분리 신호를 획득하는 정보 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 복수개의 분리 신호의 통계적 특성이 비가우시안(Non-Gaussian)이 되도록 상기 복수개의 분리 신호를 획득하는 정보 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    고정 소수점(fixed-point) 알고리즘 및/또는 뉴턴(Newton) 기법을 이용하여 상기 복수개의 분리 신호를 획득하는 정보 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 복수개의 분리 신호가 동일하지 않도록 대칭의 상관관계 줄임(symmetric decorrelation)을 수행하여 상기 복수개의 분리 신호를 획득하는 정보 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    MUSIC(Multiple Signal Classification)을 이용하여 상기 대상체의 상기 운동 주파수를 결정하는 정보 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 1차원 주파수에 대한 공분산 행렬을 결정하고, 상기 공분산 행렬로부터 잡음에 대한 고유 벡터를 결정하고, 상기 고유 벡터를 이용하여 상기 대상체의 상기 운동 주파수를 결정하는 정보 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 결정된 상기 운동 주파수에 따라 상기 대상체의 움직임을 모델링하고,
    상기 모델링된 상기 대상체의 움직임 따라 상기 대상체를 디스플레이하는 디스플레이를 더 포함하는 정보 처리 장치.
  11. 복수개의 산란원을 포함하는 대상체에 대한 반사 신호를 복수개의 채널로부터 수신하여 복수개의 수신 신호를 획득하는 단계;
    상기 복수개의 수신 신호로부터, 상기 산란원별로 분리된 복수개의 분리 신호를 획득하는 단계;
    상기 분리 신호의 위상 성분에 대한 미분 연산을 통해 1차원 주파수를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 1차원 주파수로부터 상기 대상체의 운동 주파수를 결정하는 단계를 포함하는 정보 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수개의 수신 신호를 획득하는 단계는
    상기 대상체의 움직임을 모델링하는 단계; 및
    상기 모델링된 대상체로부터 반사된 반사 신호를 상기 복수개의 채널로부터 수신하는 단계;를 포함하는 정보 처리 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 분리 신호를 획득하는 단계는
    ICA를 이용하여 상기 복수개의 수신 신호로부터 상기 복수개의 분리 신호를 획득하는 정보 처리 방법.
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 대상체의 상기 운동 주파수를 결정하는 단계는
    MUSIC을 이용하여 상기 대상체의 상기 운동 주파수를 결정하는 정보 처리 방법.
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