KR102034170B1 - 레이더 장치 및 이를 이용한 표적 탐지 방법 - Google Patents

레이더 장치 및 이를 이용한 표적 탐지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이더 장치 및 이를 이용한 표적 탐지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주변 환경에 따라 임계치를 가변적으로 운용하는 일정 오경보율 알고리즘을 이용하여 표적을 탐지하기 위한 레이더 장치 및 이를 이용한 표적 탐지 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치는, 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장하기 위한 복수 개의 셀을 포함하는 저장부; 상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀로 지정하고, 상기 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 윈도우부; 상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 노이즈 산출부; 및 상기 평균 노이즈 값과 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 표적 탐지부;를 포함하고, 상기 노이즈 산출부는, 상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값과 상기 제1 레퍼런스 셀과 상이한 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값을 이용하여 평균 노이즈 값을 산출한다.

Description

레이더 장치 및 이를 이용한 표적 탐지 방법{RADAR APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING TARGET USING THE SAME}
본 발명은 레이더 장치 및 이를 이용한 표적 탐지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주변 환경에 따라 임계치를 가변적으로 운용하는 일정 오경보율 알고리즘을 이용하여 표적을 탐지하기 위한 레이더 장치 및 이를 이용한 표적 탐지 방법에 관한 것이다.
레이더 시스템은 표적(target)을 탐지하기 위해 신호를 송신하고, 표적으로부터 반사된 신호를 수신하여 수신 신호를 처리함으로써 표적을 탐지하는 시스템이다. 이때, 수신 신호에는 표적에 대한 신호뿐만 아니라 다양한 지형 지물에 의한 클러터(clutter) 신호가 포함된다. 이러한 클러터 신호로 인하여 어느 정도의 신호 세기에 대해 표적으로 인식해야 하는지가 레이더 탐지율의 관건이 된다.
즉, 표적 탐지를 위해 신호 세기의 임계치(threshold)를 높이면 클러터 신호를 표적으로 오인할 확율이 줄어들어 탐지 정확도가 높아지지만, 탐지하지 못하고 놓치는 표적이 생길 수 있다. 반대로, 신호 세기의 임계치를 낮추면 표적을 탐지할 확율이 증가하여 많은 표적을 탐지해 낼 수는 있지만, 클러터 신호로 인해 오탐지율이 높아지는 현상이 발생한다. 이에, 주변 환경에 따라 임계치를 가변적으로 운용하는 일정 오경보율(CFAR: Constant False Alarm Rate, 이하 CFAR) 알고리즘이 이용되고 있다.
여러 가지의 CFAR 알고리즘 중에 CA-CFAR(Cell Average-Constant False Alarm Rate) 알고리즘은 테스트 셀(test cell)과 그 주변의 레퍼런스 셀(reference cell)에 대한 윈도우를 설정하여 수신 신호에 대한 처리를 수행한다. 이러한 윈도우를 이용하여 주변 레퍼런스 셀들의 노이즈를 구하여 임계치에 적용함으로써 탐지율을 높일 수 있게 된다. 즉, 주변 신호의 출력 값이 크면 임계치가 상승하게 되고, 주변 신호의 출력 값이 낮으면 임계치가 낮아지게 된다.
그러나, 종래의 CA_CFAR 알고리즘은 대상이 되는 테스트 셀의 레퍼런스 셀을 설정할 수 없는 경우 임계치를 구할 수 없다. 즉, 테스트 셀이 수신 신호의 출력 값들이 저장된 복수 개의 셀의 가장자리에 위치하여 윈도우 내에 테스트 셀 주변의 레퍼런스 셀이 충분한 개수만큼 확보되지 않는 경우 정확한 임계치를 측정할 수 없어 탐지율이 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.
KR 10-1188301 B1
본 발명은 다양한 잡음 환경에서 표적 탐지 성능을 향상시킬 수 있는 레이더 장치 및 이를 이용한 표적 탐지 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 장치는, 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장하기 위한 복수 개의 셀을 포함하는 저장부; 상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀로 지정하고, 상기 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 윈도우부; 상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 노이즈 산출부; 및 상기 평균 노이즈 값과 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 표적 탐지부;를 포함하고, 상기 노이즈 산출부는, 상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값과 상기 제1 레퍼런스 셀과 상이한 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값을 이용하여 평균 노이즈 값을 산출한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이더 장치는, 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장하기 위한 복수 개의 셀을 포함하는 저장부; 상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀로 지정하고, 상기 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 제1 윈도우부; 상기 테스트 셀을 상기 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제2 레퍼런스 셀로 지정하는 제2 윈도우부; 상기 제1 레퍼런스 셀 및 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 노이즈 산출부; 및 상기 평균 노이즈 값과 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 표적 탐지부;를 포함한다.
상기 복수 개의 셀은 일 방향으로 배열될 수 있다.
상기 수신 신호를 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 신호로 변환하는 변환부;를 더 포함하고, 상기 복수 개의 셀은 상기 고속 푸리에 변환에서 설정된 주기 내의 주파수 영역에 따른 수신 신호의 출력 값을 각각 저장할 수 있다.
상기 노이즈 산출부는, 상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값과 상기 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값을 합하여 평균 노이즈 값을 산출할 수 있다.
상기 제2 레퍼런스 셀은 상기 테스트 셀을 상기 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀로부터 상기 소정 거리 내에 위치한 셀을 포함할 수 있다.
상기 제1 레퍼런스 셀과 제2 레퍼런스 셀을 합한 셀의 개수는 상기 설정된 참조 개수와 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표적 탐지 방법은, 복수 개의 셀을 포함하는 저장부에 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장시키는 과정; 윈도우부로 상기 복수 개의 셀을 스캔하여, 상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀로 지정하고, 상기 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 과정; 상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 과정; 및 상기 평균 노이즈 값과 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 과정;을 포함하고, 상기 평균 노이즈 값을 산출하는 과정은, 상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 복수 개의 셀 중에서 선택된 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값을 포함하여 평균 노이즈 값을 산출한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표적 탐지 방법은, 복수 개의 셀을 포함하는 저장부에 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장시키는 과정; 제1 윈도우부로 상기 복수 개의 셀을 스캔하여, 상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀로 지정하고, 상기 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 과정; 제2 윈도우부로 상기 복수 개의 셀을 스캔하여, 상기 테스트 셀을 상기 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제2 레퍼런스 셀로 지정하는 과정; 상기 제1 레퍼런스 셀 및 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 과정; 및 상기 평균 노이즈 값과 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 과정;을 포함한다.
상기 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 과정은, 상기 테스트 셀의 양측에 위치하는 소정 개수의 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정할 수 있다.
상기 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 과정은, 상기 테스트 셀의 좌측과 우측으로 동일한 개수의 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정할 수 있다.
상기 평균 노이즈 값을 산출하는 과정은, 상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 테스트 셀을 상기 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀로부터 상기 소정 거리 내에 위치한 셀을 상기 제2 레퍼런스 셀로 선택할 수 있다.
상기 평균 노이즈 값을 산출하는 과정은, 상기 테스트 셀의 일측에 위치한 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수의 절반보다 적은 경우, 상기 테스트 셀을 상기 일측과 반대측인 타측으로 이동시킨 상기 가상의 테스트 셀로부터 상기 제2 레퍼런스 셀을 선택할 수 있다.
상기 표적을 탐지하는 과정은, 상기 평균 노이즈 값에 소정의 상수를 곱한 값보다 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값이 큰 경우 표적으로 판정할 수 있다.
상기 복수 개의 셀에 저장되는 수신 신호의 출력 값은 주파수 영역에 따른 수신 신호의 진폭 값을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치 및 이를 이용한 표적 탐지 방법에 의하면, 수신 신호의 출력 값이 저장되는 복수 개의 셀에 대하여 테스트 셀이 어느 위치에 배치되더라도 평균 노이즈 값을 산출하기 위하여 설정된 참조 개수를 만족시키는 레퍼런스 셀을 지정할 수 있게 되어, 모든 테스트 셀에 대한 정확한 임계치를 측정할 수 있으며, 표적의 탐지율을 향상시킬 수 있다.
이에 의하여, 주변 환경에 따라 임계치를 가변적으로 운용하는 일정 오경보율(CFAR: Constant False Alarm Rate) 알고리즘에 있어서 표적 탐지 성능을 향상시킬 수 있으며, 주파수 도메인 데이터를 사용하는 모든 일정 오경보율 알고리즘에의 확장 적용이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치가 표적을 탐지하는 모습을 나타내는 도면.
도 3은 테스트 셀 주변의 레퍼런스 셀이 참조 개수보다 적게 지정되는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 종래의 레이더 장치가 도 3의 경우 수신 신호로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치가 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값을 포함하여 표적을 탐지하는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치가 도 3의 경우 수신 신호로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 모습을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치가 표적을 탐지하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치는, 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장하기 위한 복수 개의 셀을 포함하는 저장부(100); 상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀(T)로 지정하고, 상기 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정하는 윈도우부(200); 상기 제1 레퍼런스 셀(R1)의 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 노이즈 산출부(300); 및 상기 평균 노이즈 값과 테스트 셀(T)의 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 표적 탐지부(400);를 포함한다.
저장부(100)는 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장하기 위한 복수 개의 셀을 포함한다. 레이더 시스템에서 안테나(미도시)를 통하여 외부로 신호가 송신되면, 송신된 신호는 외부의 표적(target)과 클러터(clutter)에 의하여 산란되어 반사되게 된다. 여기서, 외부의 표적과 클러터에 의하여 산란되어 반사된 신호는 안테나를 통하여 수신되며, 이와 같은 수신 신호의 출력 값은 주파수 영역에 따라 저장부(100)에 포함된 복수 개의 셀에 순차적으로 저장된다. 이때, 복수 개의 셀은 일 방향으로 배열될 수 있으며, 일 방향으로 배열된 복수 개의 셀에는 수신 신호의 출력 값이 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장된다.
안테나를 통하여 수신되는 신호는 일정 시간 동안 수신되는 시간 영역의 신호이다. 따라서, 저장부(100)에 포함된 복수 개의 셀이 수신 신호를 주파수 영역의 신호로 저장하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치는 수신 신호를 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 신호로 변환하는 변환부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 고속 푸리에 변환은 이산(discrete)적인 데이터를 설정된 주기를 가지는 주파수 영역의 데이터로 변환하는 알고리즘으로, 변환부는 일정 시간 동안 수신되는 시간 영역의 신호를 일 주기를 가지는 주파수 영역의 신호로 변환한다. 이에 의하여, 복수 개의 셀에 순차적으로 저장되는 수신 신호에 대한 주파수 영역의 출력 값은 하나의 주기를 형성하게 되며, 복수 개의 셀은 고속 푸리에 변환에서 설정된 주기 내의 주파수 영역에 따른 수신 신호의 출력 값을 각각 저장하게 된다. 이와 같은 고속 푸리에 변환 알고리즘은 시간 영역의 데이터를 주파수 영역의 데이터로 변환하기 위하여 이미 널리 알려진 내용이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
윈도우부(200)는 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀(T)로 지정하고, 상기 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 레퍼런스 셀(R)로 지정한다. 이때, 레퍼런스 셀(R)은 복수 개의 셀 중 테스트 셀(T)의 양측으로 각각 소정 거리 내에 위치하는 셀을 포함할 수 있으며, 이 경우 테스트 셀(T)의 좌측과 우측으로 각각 동일한 거리 내에 위치하는 셀을 포함할 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 윈도우부(200)는, 예를 들어 #3의 위치에 있는 셀을 테스트 셀(T)로 선택하고, 테스트 셀(T)로부터 2의 거리 즉, 2개 셀의 길이만큼의 거리 내에 위치한 #1 및 #2의 셀과 #4 및 #5의 셀을 레퍼런스 셀(R)로 지정할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 윈도우부(200)는 테스트 셀(T)의 양측에 각각 인접한 적어도 하나의 가드 셀을 지정할 수도 있다. 이 경우, 윈도우부(200)는 복수 개의 셀 중 테스트 셀(T)로부터 가장 좌측에 위치한 가드 셀로부터 소정 거리 내의 위치한 셀과, 테스트 셀(T)로부터 가장 우측에 위치한 가드 셀로부터 소정 거리 내의 위치한 셀을 레퍼런스 셀(R)로 지정할 수 있다. 이때, 레퍼런스 셀(R)로 지정되기 위한 테스트 셀(T)로부터의 소정 거리 등은 미리 설정될 수 있으며, 상기 소정 거리에 의하여 후술할 평균 노이즈 값을 산출하기 위한 참조 개수가 결정된다.
노이즈 산출부(300)는 레퍼런스 셀(R)에 저장된 수신 신호의 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출한다. 즉, 노이즈 산출부(300)는 레퍼런스 셀(R)에 각각 저장된 수신 신호의 출력 값을 모두 합산하거나, 테스트 셀(T) 및 레퍼런스 셀(R)에 각각 저장된 수신 신호의 출력 값을 모두 합산하여 평균화함으로써 평균 노이즈 값을 산출할 수 있다.
표적 탐지부(400)는 노이즈 산출부(300)로부터 산출된 평균 노이즈 값과 테스트 셀(T)에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지한다. 즉, 표적 탐지부(400)는 노이즈 산출부(300)로부터 산출된 평균 노이즈 값보다 테스트 셀(T)에 저장된 출력 값이 큰 경우 해당 테스트 셀(T)의 주파수 영역에 표적 신호가 존재하는 것으로 판정하고, 평균 노이즈 값보다 테스트 셀(T)에 저장된 출력 값이 작은 경우 해당 테스트 셀(T)의 주파수 영역에 표적 신호가 존재하지 않는 것으로 판정한다. 또한, 표적 탐지부(400)는 노이즈 산출부(300)로부터 산출된 평균 노이즈 값에 소정의 상수 값을 곱하여, 평균 노이즈 값에 소정의 상수를 곱한 값과 테스트 셀(T)에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지할 수도 있음은 물론이다.
도 3은 테스트 셀(T) 주변의 레퍼런스 셀(R)이 참조 개수보다 적게 지정되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 종래의 레이더 장치가 도 3의 경우 수신 신호로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 모습을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치는 윈도우부(200)를 일 방향으로 배열된 복수 개의 셀에 대하여 단계적으로 이동시켜, 복수 개의 셀을 각각 순차적으로 테스트 셀(T)로 지정하여 각 셀에 표적 신호가 존재하는지 여부를 탐지한다.
그러나, 이와 같이 윈도우부(200)를 이동시켜 각 테스트 셀(T)에 대한 레퍼런스 셀(R)을 설정하는 경우 테스트 셀(T)에 대한 충분한 개수의 레퍼런스 셀(R)이 확보되지 않는 경우 정확한 임계치를 측정할 수 없어 탐지율이 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.
즉, 테스트 셀(T)에 대하여 그 주변의 레퍼런스 셀(R)에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 경우, 평균 노이즈 값을 산출하기 위하여는 이에 필요한 참조 개수가 미리 설정된다. 즉, 윈도우부(200)는 테스트 셀(T)로부터 소정 거리에 위치한 셀을 레퍼런스 셀(R)로 지정하게 되는데, 예를 들어 평균 노이즈 값을 산출하기 위한 참조 개수가 4개로 설정되는 경우, 윈도우부(200)는 테스트 셀(T)의 양측으로부터 각각 동일한 거리, 즉 테스트 셀(T)의 좌측과 우측으로 각각 2개 셀의 길이만큼 거리 내에 위치한 셀을 레퍼런스 셀(R)로 설정한다. 이에 의하여 윈도우부(200)는 테스트 셀(T)의 좌측과 우측으로부터 각각 2개의 셀을 레퍼런스 셀(R)로 설정하여 총 4개의 레퍼런스 셀(R)을 지정하게 된다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 일 방향으로 배열되는 복수 개의 셀의 가장자리에 위치하는 셀을 테스트 셀(T)로 선택하는 경우, 예를 들어 #1의 위치에 있는 셀을 테스트 셀(T)로 선택하는 경우, 평균 노이즈 값을 산출하기 위한 참조 개수가 4개로 설정된 반면 윈도우부(200)에 의하여는 테스트 셀(T)의 우측에 있는 2개의 셀만이 레퍼런스 셀(R)로 설정되게 된다. 따라서, 이와 같은 경우 노이즈 산출부(300)는 균일한 조건의 평균 노이즈 값을 산출할 수 없게 되어, 설정된 참조 개수를 충족시키는 #3의 위치에 있는 테스트 셀(T)로부터 산출된 평균 노이즈 값을 #1의 위치에 있는 테스트 셀(T)의 평균 노이즈 값으로 적용하게 되고, 이에 따라 #1의 위치에 있는 테스트 셀(T)에 정확한 임계치 즉, 평균 노이즈 값을 측정할 수 없어 탐지율이 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점은 #2의 위치에 테스트 셀(T)이 배치되는 경우 및 #N-1 및 #N의 위치에 테스트 셀(T)이 배치되는 경우에도 동일하게 발생하며, 도 4에 도시된 바와 같이 #3의 위치에 배치된 테스트 셀(T)(기준선 a로 도시)의 좌측 및 #N-2의 위치에 배치된 테스트 셀(T)(기준선 b로 도시)의 우측에 배치된 테스트 셀(T)에 대하여는 각 테스트 셀(T)에 저장된 출력 값(ST)에 대한 평균 노이즈 값(SC)은 각각 기준선 a에 위치한 테스트 셀(T) 및 기준선 b에 위치한 테스트 셀(T)의 평균 노이즈 값(SC)을 일률적으로 적용하게 되어 탐지율이 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치가 제2 레퍼런스 셀(R2)에 저장된 출력 값을 포함하여 표적을 탐지하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치가 도 3의 경우 수신 신호로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 노이즈 산출부(300)는 윈도우부(200)에 의하여 지정된 제1 레퍼런스 셀(R1)의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 제1 레퍼런스 셀(R1)과 상이한 제2 레퍼런스 셀(R2)에 저장된 출력 값을 이용하여 평균 노이즈 값을 산출한다. 여기서, 제1 레퍼런스 셀(R1)은 전술한 바와 같이 윈도우부(200)에 의하여 지정되는 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 의미하며, 제2 레퍼런스 셀(R2)은 복수 개의 셀 중 상기 제1 레퍼런스 셀(R1)과 상이한 셀, 보다 상세하게는 복수 개의 셀 중 상기 테스트 셀(T) 및 제1 레퍼런스 셀(R1)과 상이한 셀을 의미한다.
예를 들어, 참조 개수가 4개로 설정되고, 윈도우부(200)가 도 5에 도시된 바와 같이 #1의 위치에 있는 셀을 테스트 셀(T)로 지정하는 경우, 윈도우부(200)는 테스트 셀(T)의 양측으로 각각 2개 셀의 길이 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정하게 된다. 여기서, 테스트 셀(T)의 우측에는 #2 및 #3의 위치에 셀이 존재하여 #2 및 #3의 위치에 배치된 셀이 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정되는 반면, 테스트 셀(T)의 좌측에는 셀이 존재하지 않게 되어 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정되지 못하게 되며, 이에 따라 제1 레퍼런스 셀(R1)의 개수(2개)가 설정된 참조 개수(4개)보다 작게 된다.
이때, 노이즈 산출부(300)는 테스트 셀(T)을 복수 개의 셀의 전체 길이, 즉 N개 셀의 거리만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀(T)로부터 전술한 소정 거리 내에 위치한 셀을 제2 레퍼런스 셀(R2)로 지정하고, 제1 레퍼런스 셀(R1)과 제2 레퍼런스 셀(R2)을 이용하여 평균 노이즈 값을 산출하게 된다. 이때, 노이즈 산출부(300)는 테스트 셀(T)의 일측에 위치한 제1 레퍼런스 셀(R1)의 개수가 설정된 참조 개수의 절반보다 적은 경우, 테스트 셀(T)을 일측과 반대측인 타측으로 이동시킨 가상의 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제2 레퍼런스 셀(R2)로 선택하여 지정할 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 테스트 셀(T)의 좌측에서 설정된 참조 개수의 절반인 2개의 셀이 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정되지 않은 경우 노이즈 산출부(300)는 테스트 셀(T)을 우측으로 N개 셀의 거리만큼 이동시킨 #N+1의 위치에 있는 셀을 가상의 테스트 셀(T)로 지정하고, 상기 가상의 테스트 셀(T)의 양측으로부터 소정 거리, 즉 좌측과 우측으로 각각 2개 셀의 거리 내에 위치한 셀인 #N-1, #N의 위치에 있는 셀을 제2 레퍼런스 셀(R2)로 지정하여 평균 노이즈 값을 산출한다.
이는, 전술한 바와 같이 고속 푸리에 변환이 이산(discrete)적인 데이터를 설정된 주기를 가지는 주파수 영역의 데이터로 변환하는 알고리즘이기 때문이다. 즉, 고속 푸리에 변환에서 일정 시간 동안 수신되는 시간 영역의 신호는 일 주기를 가지는 주파수 영역의 신호로 변환되는 바, #1의 위치에서 #N의 위치에 배열된 복수 개의 셀은 일 주기를 형성한다. 따라서, #1의 위치에 배열된 셀과 가상으로 #N+1의 위치에 배열된 셀은 동일한 출력 값을 가지며, #1의 위치의 좌측으로 각각 순차적으로 #0 및 #-1의 위치가 배치된다고 할 때, #0의 위치에 배열된 셀과 #N의 위치에 배열된 셀도 동일한 출력 값을 가지며, #-1의 위치에 배열된 셀과 #N-1의 위치에 배열된 셀도 동일한 출력 값을 가지게 된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치는 참조 개수가 4개로 설정되어 #1의 위치에 테스트 셀(T)이 지정되는 경우, #2 및 #3의 위치에 배열되는 셀을 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정하고, #N-1 및 #N의 위치에 배열되는 셀을 제2 레퍼런스 셀(R2)로 지정하여 평균 노이즈 값을 산출한다. 이 경우, 제1 레퍼런스 셀(R1)과 제2 레퍼런스 셀(R2)의 개수를 합하면 설정된 참조 개수와 동일한 4개가 되며, 이때 노이즈 산출부(300)는 제1 레퍼런스 셀(R1)에 저장된 출력 값과 제2 레퍼런스 셀(R2)에 저장된 출력 값을 합하여 평균 노이즈 값을 산출하게 된다. 이는, 테스트 셀(T)이 #2, #N-1 및 #N의 위치에 배치되는 경우에도 동일하게 적용된다.
이에 따라, 테스트 셀(T)이 #1, #2, #N-1 및 #N의 위치에 배치되는 경우에도 항상 설정된 참조 개수인 4개를 만족시키는 레퍼런스 셀(R)을 지정할 수 있게 되며, 도 6에 도시된 바와 같이 #3의 위치에 배치된 테스트 셀(T)(기준선 a로 도시)의 좌측 및 #N-2의 위치에 배치된 테스트 셀(T)(기준선 b로 도시)의 우측에 배치된 테스트 셀(T)에 대하여도 저장된 출력 값(ST)에 대한 평균 노이즈 값(SC)을 각각 정확하게 산출할 수 있게 된다.
또한, 상기에서는 노이즈 산출부(300)가 제2 레퍼런스 셀(R2)을 지정하여 평균 노이즈 값을 산출하는 구성에 대하여 설명하였으나, 제2 레퍼런스 셀(R2)의 지정은 별도의 윈도우부(200)에 의하여 이루어질 수도 있음은 물론이다. 즉, 제1 윈도우부(200)가 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀(T)로 지정하고, 상기 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정하고, 제2 윈도우부(200)가 상기 테스트 셀(T)을 상기 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제2 레퍼런스 셀(R2)로 지정하는 것으로 구성할 수도 있음은 물론이다. 이 경우에 제2 레퍼런스 셀(R2)의 지정이 제2 윈도우부(200)에 의하여 이루어지는 점을 제외하고 전술한 내용과 동일하게 적용되는 바, 이에 대한 중복적인 내용 설명은 생략하기로 한다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 표적 탐지 방법에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 표적 탐지 방법에 대한 설명에 있어서, 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 장치와 관련하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 표적 탐지 방법은, 복수 개의 셀을 포함하는 저장부(100)에 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장시키는 과정; 윈도우부(200)로 상기 복수 개의 셀을 스캔하여, 상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀(T)로 지정하고, 상기 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정하는 과정; 상기 제1 레퍼런스 셀(R1)에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 과정; 및 상기 평균 노이즈 값과 상기 테스트 셀(T)에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 과정;을 포함하고, 여기서 상기 평균 노이즈 값을 산출하는 과정은, 상기 지정된 제1 레퍼런스 셀(R1)의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 복수 개의 셀 중에서 선택된 제2 레퍼런스 셀(R2)에 저장된 출력 값을 포함하여 평균 노이즈 값을 산출한다.
수신 신호의 출력 값을 저장시키는 과정은, 복수 개의 셀을 포함하는 저장부(100)에 각각 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장한다. 여기서, 수신 신호의 출력 값을 저장시키는 과정은 변환부에 의하여 수신 신호를 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 신호로 변환하여 저장될 수 있으며, 저장되는 수신 신호의 출력 값은 주파수 영역에 따른 수신 신호의 진폭 값을 포함할 수 있다.
제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정하는 과정은, 윈도우부(200)로 복수 개의 셀을 스캔하여 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀(T)로 지정하고, 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정하게 된다.
평균 노이즈 값을 산출하는 과정은 제1 레퍼런스 셀(R1)에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하게 되는데, 이때 지정된 제1 레퍼런스 셀(R1)의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 노이즈 산출부(300)는 상기 복수 개의 셀 중에서 선택된 제2 레퍼런스 셀(R2)에 저장된 출력 값을 포함하여 평균 노이즈 값을 산출한다.
여기서, 평균 노이즈 값을 산출하는 과정은 상기 지정된 제1 레퍼런스 셀(R1)의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 테스트 셀(T)을 상기 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀(T)로부터 상기 소정 거리 내에 위치한 셀을 상기 제2 레퍼런스 셀(R2)로 선택한다. 즉, 평균 노이즈 값을 산출하는 과정에서 테스트 셀(T)이 일 방향으로 배열된 복수 개의 셀의 가장자리에 위치하여 지정된 제1 레퍼런스 셀(R1)의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 노이즈 산출부(300)는 테스트 셀(T)을 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제2 레퍼런스 셀(R2)로 지정하여 제1 레퍼런스 셀(R1)과 제2 레퍼런스 셀(R2)에 저장된 출력 값을 이용하여 평균 노이즈 값을 산출한다.
이에 의하여, 일 방향으로 배열된 복수 개의 셀에 대하여 테스트 셀(T)이 어느 위치에 배치되는 경우라도 설정된 참조 개수를 모두 충족하는 레퍼런스 셀(R)을 설정할 수 있으며, 이에 의하여 테스트 셀(T)이 어느 위치에 배치되는 경우라도 정확한 평균 노이즈 값을 계산할 수 있게 된다.
이후, 표적을 탐지하는 과정은 평균 노이즈 값과 테스트 셀에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지한다. 여기서, 표적 탐지부(400)는 노이즈 산출부(300)로부터 산출된 평균 노이즈 값과 테스트 셀(T)에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하며, 노이즈 산출부(300)로부터 산출된 평균 노이즈 값에 소정의 상수를 곱한 값과 테스트 셀(T)에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지할 수도 있음은 물론이다.
또한, 상기에서는 평균 노이즈 값을 산출하는 과정에서 노이즈 산출부(300)가 제2 레퍼런스 셀(R2)을 지정하여 평균 노이즈 값을 산출하는 구성에 대하여 설명하였으나, 평균 노이즈 값을 산출하는 과정 이전에 제1 윈도우부로 상기 복수 개의 셀을 스캔하여, 상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀(T)로 지정하고, 상기 테스트 셀(T)로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀(R1)로 지정하는 과정 및 제2 윈도우부로 상기 복수 개의 셀을 스캔하여, 상기 테스트 셀(T)을 상기 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제2 레퍼런스 셀(R2)로 지정하는 과정을 포함하여, 지정된 제1 레퍼런스 셀(R1) 및 제2 레퍼런스 셀(R2)로부터 평균 노이즈 값을 산출할 수도 있음은 물론이다. 이 경우에 제2 레퍼런스 셀(R2)의 지정이 제2 윈도우부(200)에 의하여 이루어지는 점을 제외하고 전술한 내용과 동일하게 적용되는 바, 이에 대한 중복적인 내용 설명은 생략하기로 한다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 저장부 200: 윈도우부
300: 노이즈 산출부 400: 표적 탐지부

Claims (15)

  1. 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장하기 위한 복수 개의 셀을 포함하는 저장부;
    상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀로 지정하고, 상기 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 윈도우부;
    상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 노이즈 산출부; 및
    상기 평균 노이즈 값과 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 표적 탐지부;를 포함하고,
    상기 노이즈 산출부는, 상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값과 상기 제1 레퍼런스 셀과 상이한 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값을 이용하여 평균 노이즈 값을 산출하고,
    상기 제2 레퍼런스 셀은 상기 테스트 셀을 상기 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀로부터 상기 소정 거리 내에 위치한 셀을 포함하는 레이더 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 개의 셀은 일 방향으로 배열되는 레이더 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수신 신호를 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 신호로 변환하는 변환부;를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 셀은 상기 고속 푸리에 변환에서 설정된 주기 내의 주파수 영역에 따른 수신 신호의 출력 값을 각각 저장하는 레이더 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 노이즈 산출부는,
    상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값과 상기 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값을 합하여 평균 노이즈 값을 산출하는 레이더 장치.
  6. 삭제
  7. 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장하기 위한 복수 개의 셀을 포함하는 저장부;
    상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀로 지정하고, 상기 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 윈도우부;
    상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 노이즈 산출부; 및
    상기 평균 노이즈 값과 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 표적 탐지부;를 포함하고,
    상기 노이즈 산출부는, 상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값과 상기 제1 레퍼런스 셀과 상이한 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값을 이용하여 평균 노이즈 값을 산출하고,
    상기 제1 레퍼런스 셀과 제2 레퍼런스 셀을 합한 셀의 개수는 상기 설정된 참조 개수와 동일한 레이더 장치.
  8. 복수 개의 셀을 포함하는 저장부에 수신 신호의 출력 값을 주파수 영역에 따라 순차적으로 저장시키는 과정;
    윈도우부로 상기 복수 개의 셀을 스캔하여, 상기 복수 개의 셀 중 적어도 하나의 셀을 테스트 셀로 지정하고, 상기 테스트 셀로부터 소정 거리 내에 위치한 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 과정;
    상기 제1 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값으로부터 평균 노이즈 값을 산출하는 과정; 및
    상기 평균 노이즈 값과 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값을 비교하여 표적을 탐지하는 과정;을 포함하고,
    상기 평균 노이즈 값을 산출하는 과정은,
    상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 복수 개의 셀 중에서 선택된 제2 레퍼런스 셀에 저장된 출력 값을 포함하여 평균 노이즈 값을 산출하고,
    상기 평균 노이즈 값을 산출하는 과정은,
    상기 지정된 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수보다 적은 경우, 상기 테스트 셀을 상기 복수 개의 셀의 전체 길이만큼 이동시킨 가상의 테스트 셀로부터 상기 소정 거리 내에 위치한 셀을 상기 제2 레퍼런스 셀로 선택하는 표적 탐지 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 과정은,
    상기 테스트 셀의 양측에 위치하는 소정 개수의 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 표적 탐지 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 과정은,
    상기 테스트 셀의 좌측과 우측으로 동일한 개수의 셀을 제1 레퍼런스 셀로 지정하는 표적 탐지 방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 평균 노이즈 값을 산출하는 과정은,
    상기 테스트 셀의 일측에 위치한 제1 레퍼런스 셀의 개수가 설정된 참조 개수의 절반보다 적은 경우, 상기 테스트 셀을 상기 일측과 반대측인 타측으로 이동시킨 상기 가상의 테스트 셀로부터 상기 제2 레퍼런스 셀을 선택하는 표적 탐지 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 표적을 탐지하는 과정은,
    상기 평균 노이즈 값에 소정의 상수를 곱한 값보다 상기 테스트 셀에 저장된 출력 값이 큰 경우 표적으로 판정하는 표적 탐지 방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수 개의 셀에 저장되는 수신 신호의 출력 값은 주파수 영역에 따른 수신 신호의 진폭 값을 포함하는 표적 탐지 방법.
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