KR102080310B1 - Method for detecting target using monopulse radar and recording medium - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a target detection method of a phased array radar and a recording medium thereof and, more specifically, to a target detection method of a phased array radar, which is to detect a target by using a phased array radar mounted on a moving object, and a recording medium thereof. According to an embodiment of the present invention, a target detection method of a phased array radar is to detect a target from a phased array radar steering beams electronically. The target detection method comprises the processes of: identifying posture information of a moving object having the phased array radar; receiving elevation information and azimuth information of a target from a monopulse antenna installed in the phased array radar; correcting the input elevation information and azimuth information by using the identified posture information of the moving object; and detecting the position of the target from the corrected elevation information and azimuth information.

Description

위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법 및 기록 매체{METHOD FOR DETECTING TARGET USING MONOPULSE RADAR AND RECORDING MEDIUM}Target detection method and recording medium of a phased array radar {METHOD FOR DETECTING TARGET USING MONOPULSE RADAR AND RECORDING MEDIUM}

본 발명은 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법 및 기록 매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동체에 탑재되는 위상 배열 레이더를 이용하여 표적을 탐지하기 위한 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.The present invention relates to a target detection method and a recording medium of a phased array radar, and more particularly, to a target detection method and a recording medium of a phased array radar for detecting a target using a phased array radar mounted on a moving object.

레이더는 전자식 빔 조향을 구현하기 위해 수동 및 능동 위상 배열 구조로 개발되고 있다. 반도체 기술의 발전으로 TR 모듈(Transmit Receive Module)의 소형화 및 대량 생산이 가능해지면서 현재는 능동 위상 배열(AESA) 레이더 형태로 전환되고 있다. 능동 위상 배열 레이더의 안테나는 수백에서 수천 개의 배열 소자로 구성되며, 이들 배열 소자들을 제어하여 전자적 빔 형성(beamforming) 및 빔 조향(beam-steering)이 가능하다.Radars are being developed in passive and active phased array structures to implement electronic beam steering. Advances in semiconductor technology enable the miniaturization and mass production of TR modules (Transmit Receive Modules), which are now being transformed into active phased array (AESA) radar. The antenna of an active phased array radar consists of hundreds to thousands of array elements, and these array elements can be controlled to enable electronic beamforming and beam-steering.

한편, 모노펄스 안테나(monopulse antenna)는 합 패턴(sum pattern), 고각 방향 차 패턴(difference pattern) 그리고 방위각 방향 차 패턴(difference pattern)으로 구성되는 모노펄스 패턴을 형성할 수 있는 안테나로서, 합 패턴은 최대 크기의 동일한 위상을 갖는 단일 주빔(main-beam) 형태의 복사 패턴이고, 차 패턴은 각 방향으로 동일한 모양과 반대 위상을 갖는 2개의 주 빔 형태의 복사 패턴으로 2개의 주 빔 사이에는 크기가 매우 작은 널(null)이 위치한다.Meanwhile, a monopulse antenna is an antenna capable of forming a monopulse pattern including a sum pattern, an elevation difference pattern, and an azimuth difference pattern. Is the radiation pattern in the form of a single main-beam with the same phase of maximum magnitude, and the difference pattern is the radiation pattern in the form of two main beams with the same shape and opposite phase in each direction, the magnitude between the two main beams. Is a very small null.

일반적으로 모노펄스 안테나는 추적 레이더(tracking radar)용 안테나로 널리 사용되며, 표적을 추적하기 위해서 합 패턴과 차 패턴의 모노펄스 패턴으로 레이더의 반향(echo) 신호를 송수신한다. 즉 추적 레이더의 모노펄스 안테나는 합 패턴의 단일 주 빔으로 신호를 송신하고, 표적에 반사되어 돌아오는 신호를 차 패턴으로 수신한다.In general, a monopulse antenna is widely used as an antenna for a tracking radar, and transmits and receives an echo signal of a radar in a monopulse pattern of a sum pattern and a difference pattern to track a target. That is, the monopulse antenna of the tracking radar transmits a signal in a single main beam of a sum pattern, and receives a signal reflected back to a target in a difference pattern.

종래의 모노펄스 안테나의 경우, 표적이 차 패턴의 널에 위치하도록 레이더 시스템의 서보(servo) 장치가 구동되어 움직이며, 표적이 이동하는 순간에 차 패턴으로 수신되는 신호의 크기와 위상을 파악하여, 다시 널 위치가 되도록 레이더의 서보 장치를 구동한다. 이러한 추적 동작은 고각과 방위각 방향의 차 패턴으로 모두 수행되어, 추적 레이더가 전방향으로 표적을 추적할 수 있도록 한다.In the case of the conventional monopulse antenna, the servo device of the radar system is driven and moved so that the target is positioned at the null of the difference pattern, and the magnitude and phase of the signal received in the difference pattern is understood at the moment the target moves. Drive the radar servo unit back to the null position. This tracking operation is performed with a difference pattern in both elevation and azimuth directions, allowing the tracking radar to track the target in all directions.

그러나, 이와 같이 기계식으로 구현되는 기존의 모노펄스 안테나에서 표적을 탐지하는 방법은 전자식 빔 조향 방식을 가지는 능동 위상 배열 레이더의 안테나에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.However, the method of detecting a target in the conventional monopulse antenna implemented mechanically has a problem that cannot be applied to an antenna of an active phased array radar having an electronic beam steering method.

KRKR 10-2002-004871210-2002-0048712 AA

본 발명은 전자식 빔 조향 방식을 가지는 위상 배열 레이더의 모노펄스 안테나에 적용될 수 있는 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법 및 기록 매체를 제공한다.The present invention provides a method and recording medium for detecting a phased array radar that can be applied to a monopulse antenna of a phased array radar having an electronic beam steering scheme.

본 발명의 실시 예에 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법은, 전자적으로 빔을 조향하는 위상 배열 레이더로부터 표적을 탐지하기 위한 표적 탐지 방법으로서, 상기 위상 배열 레이더를 탑재하는 이동체의 자세 정보를 확인하는 과정; 상기 위상 배열 레이더에 구비된 모노펄스 안테나로부터 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 입력받는 과정; 상기 확인된 이동체의 자세 정보를 이용하여 상기 입력된 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정; 및 상기 보정된 고각 정보 및 방위각 정보로부터 표적의 위치를 탐지하는 과정;을 포함한다.In the target detection method of a phased array radar according to an embodiment of the present invention, a target detection method for detecting a target from a phased array radar which electronically steers a beam, the process of checking the attitude information of the moving object mounting the phased array radar ; Receiving elevation information and azimuth information about a target from a monopulse antenna provided in the phased array radar; Correcting the input elevation angle information and azimuth angle information using the identified attitude information of the moving object; And detecting a position of a target from the corrected elevation information and the azimuth information.

상기 이동체의 자세 정보를 확인하는 과정은, 상기 이동체의 롤(roll) 구동에 따른 회전각과 피치(pitch) 구동에 따른 회전각만을 확인할 수 있다.The checking of the posture information of the movable body may confirm only the rotation angle according to the roll driving of the movable body and the rotation angle according to the pitch driving.

상기 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정은, 상기 이동체의 롤(roll) 구동에 따라, 입력된 상기 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값과 방위각 방향의 차 채널 신호 값을 보정할 수 있다.In the correcting of the elevation information and the azimuth information, the difference channel signal value in the elevation direction of the monopulse antenna and the difference channel signal value in the azimuth direction may be corrected according to the roll driving of the moving object. .

본 발명의 실시 예에 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법은, 전자적으로 빔을 조향하는 위상 배열 레이더로부터 표적을 탐지하기 위한 표적 탐지 방법으로서, 상기 위상 배열 레이더를 탑재하는 이동체의 자세 정보를 이용하여 상기 위상 배열 레이더에 구비된 모노펄스 안테나로부터 입력받은 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정; 및 상기 보정된 고각 정보 및 방위각 정보로부터 표적의 위치를 탐지하는 과정;을 포함하고, 상기 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정은, 상기 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향에 따른 빔 조향 좌표계를 상기 모노펄스 안테나의 배치 방향에 따른 안테나 좌표계로 변환하기 위한 변환 행렬을 산출하는 과정; 상기 변환 행렬로부터 상기 이동체의 자세에 따른 보상각을 산출하는 과정; 및 상기 보상각으로부터 보정된 고각 정보 및 방위각 정보를 산출하는 과정;을 포함한다.A target detection method of a phased array radar according to an embodiment of the present invention is a target detection method for detecting a target from a phased array radar which electronically steers a beam, by using the attitude information of a moving object on which the phased array radar is mounted. Correcting elevation information and azimuth information of the target received from the monopulse antenna provided in the phased array radar; And detecting a position of a target from the corrected elevation information and the azimuth information. The correcting of the elevation information and the azimuth information includes: a beam steering coordinate system according to a beam steering direction of the monopulse antenna; Calculating a transformation matrix for converting into an antenna coordinate system according to the arrangement direction of the pulse antenna; Calculating a compensation angle according to the attitude of the moving object from the transformation matrix; And calculating corrected elevation information and azimuth information from the compensation angle.

본 발명의 실시 예에 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법은, 전자적으로 빔을 조향하는 위상 배열 레이더로부터 표적을 탐지하기 위한 표적 탐지 방법으로서, 상기 위상 배열 레이더를 탑재하는 이동체의 자세 정보를 이용하여 상기 위상 배열 레이더에 구비된 모노펄스 안테나로부터 입력받은 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정; 및 상기 보정된 고각 정보 및 방위각 정보로부터 표적의 위치를 탐지하는 과정;을 포함하고, 상기 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정은, 상기 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향에 따른 빔 조향 좌표계를 상기 모노펄스 안테나의 배치 방향에 따른 안테나 좌표계로 변환하기 위한 변환 행렬을 산출하는 과정; 상기 변환 행렬로부터 상기 이동체의 자세에 따른 고각 방향의 보상각 및 방위각 방향의 보상각을 각각 산출하는 과정; 및 상기 고각 방향의 보상각 및 방위각 방향의 보상각으로부터 각각 보정된 고각 정보 및 방위각 정보를 산출하는 과정;을 포함한다.A target detection method of a phased array radar according to an embodiment of the present invention is a target detection method for detecting a target from a phased array radar which electronically steers a beam, by using the attitude information of a moving object on which the phased array radar is mounted. Correcting elevation information and azimuth information of the target received from the monopulse antenna provided in the phased array radar; And detecting a position of a target from the corrected elevation information and the azimuth information. The correcting of the elevation information and the azimuth information includes: a beam steering coordinate system according to a beam steering direction of the monopulse antenna; Calculating a transformation matrix for converting into an antenna coordinate system according to the arrangement direction of the pulse antenna; Calculating a compensation angle in an elevation direction and an azimuth angle in accordance with the attitude of the moving object from the transformation matrix; And calculating corrected elevation information and azimuth information from the compensation angle in the elevation direction and the compensation angle in the azimuth direction, respectively.

상기 변환 행렬(T)은 하기의 수학식 1에 의하여 도출될 수 있다.The transformation matrix T may be derived by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019021352748-pat00001
Figure 112019021352748-pat00001

Figure 112019021352748-pat00002
Figure 112019021352748-pat00002

(여기서, El은 상기 모노펄스 안테나의 고각 방향의 빔 조향각, Az는 상기 모노펄스 안테나의 방위각 방향의 빔 조향각, φ는 상기 이동체의 롤(roll) 구동에 따른 회전각, θ는 상기 이동체의 피치(pitch) 구동에 따른 회전각을 나타낸다.)(Where El is the beam steering angle in the elevation direction of the monopulse antenna, Az is the beam steering angle in the azimuth direction of the monopulse antenna, φ is the rotation angle according to the roll driving of the moving object, θ is the pitch of the moving object) (pitch) The rotation angle according to the driving.)

상기 이동체의 자세에 따른 고각 방향의 보상각(γEL)은 하기의 수학식 2에 의하여 도출되고, 상기 이동체의 자세에 따른 방위각 방향의 보상각(γAZ)은 하기의 수학식 3에 의하여 도출될 수 있다.The compensation angle γ EL in the elevation direction according to the attitude of the moving object is derived by Equation 2 below, and the compensation angle γ AZ in the azimuth direction according to the attitude of the moving object is derived by Equation 3 below. Can be.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019021352748-pat00003
Figure 112019021352748-pat00003

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112019021352748-pat00004
Figure 112019021352748-pat00004

(여기서, KEL은 고각 방향의 모노펄스 기울기를 나타내고, KAZ는 방위각 방향의 모노펄스 기울기를 나타낸다.)(K EL represents the monopulse slope in the high angle direction and K AZ represents the monopulse slope in the azimuth direction.)

상기 보정된 고각 정보는 하기의 수학식 4에 의하여 도출되는 보정된 고각 방향의 모노펄스 기울기(KEL,C)를 포함하고, 상기 보정된 방위각 정보는 하기의 수학식 5에 의하여 도출되는 보정된 방위각 방향의 모노펄스 기울기(KAZ,C)를 포함할 수 있다.The corrected elevation information includes a monopulse slope K EL, C in the corrected elevation direction derived by Equation 4 below, and the corrected azimuth information is corrected by Equation 5 below. It may include a monopulse slope (K AZ, C ) in the azimuth direction.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112019021352748-pat00005
Figure 112019021352748-pat00005

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112019021352748-pat00006
Figure 112019021352748-pat00006

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체는 전술한 어느 하나에 기재된 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법을 수행하기 위한 기록 매체일 수 있다.On the other hand, the recording medium storing the computer program according to an embodiment of the present invention may be a recording medium for performing the target detection method of the phased array radar described in any one of the above.

본 발명의 실시 예에 따른 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법 및 기록 매체에 의하면, 이동체의 자세 정보를 이용하여 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 보정함으로써, 전자식 빔 조향 방식을 가지는 위상 배열 레이더에서 이동체의 자세에 따른 영향을 최소화하며 표적을 탐지할 수 있다.According to the target detection method and recording medium of the phased array radar according to an embodiment of the present invention, by using the attitude information of the moving object to correct the elevation information and the azimuth information on the target, the moving object in a phased array radar having an electronic beam steering method The target can be detected while minimizing the influence of the posture.

또한, 모노펄스 레이더에 별도의 수단이나 측정 대상을 구비할 필요없이 이동체의 롤(roll) 구동에 따른 고각 정보 및 방위각 정보에 대한 오차를 보정할 수 있을 뿐만 아니라, 표적에 대하여 이동하는 중에도 표적의 위치를 보다 신뢰성 있게 탐지할 수 있다.In addition, it is possible to correct the error of the elevation information and the azimuth information according to the roll driving of the moving object without having to provide a separate means or a measurement object in the monopulse radar, and also to maintain the target even when moving with respect to the target. Location can be detected more reliably.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 좌표계와 빔 조향 좌표계를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 좌표계와 빔 조향 좌표계 사이의 변환 관계를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 고각 방향의 롤 기동을 보상하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 방위각 방향의 롤 기동을 보상하는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 보상된 고각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 보상된 방위각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면.
1 is a view showing a target detection method of a phased array radar according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an antenna coordinate system and a beam steering coordinate system according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a transformation relationship between an antenna coordinate system and a beam steering coordinate system according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a view showing a state of compensating for roll maneuvers in an elevation direction according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a state of compensating roll movement in the azimuth direction according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a beam pattern in an elevation direction compensated according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates a beam pattern in the azimuth direction compensated according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only the embodiments of the present invention to complete the disclosure of the present invention, to those skilled in the art the scope of the invention It is provided to inform you completely. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a target detection method of a phased array radar according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법은 전자적으로 빔을 조향하는 위상 배열 레이더로부터 표적을 탐지하기 위한 표적 탐지 방법으로서 상기 위상 배열 레이더를 탑재하는 이동체의 자세 정보를 확인하는 과정(S100), 상기 위상 배열 레이더에 구비된 모노펄스 안테나로부터 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 입력받는 과정(S200), 상기 확인된 이동체의 자세 정보를 이용하여 상기 입력된 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정(S300) 및 상기 보정된 고각 정보 및 방위각 정보로부터 표적의 위치를 탐지하는 과정(S400)을 포함한다.1, a target detection method of a phased array radar according to an embodiment of the present invention is a target detection method for detecting a target from a phased array radar that steers the beam electronically, and the attitude of the moving object mounting the phased array radar Checking the information (S100), receiving the elevation information and the azimuth information of the target from the monopulse antenna provided in the phased array radar (S200), and using the input elevation angle of the identified moving object. Correcting the information and the azimuth information (S300) and detecting the position of the target from the corrected elevation information and the azimuth information (S400).

이동체의 자세 정보를 확인하는 과정(S100)은 위상 배열 레이더를 탑재하는 이동체의 자세 정보를 확인한다. 즉, 위상 배열 레이더는 표적에 대하여 이동하는 이동체에 탑재될 수 있으며, 이동체는 예를 들어 표적에 대하여 지표 상에서 비행하는 항공기 등을 포함할 수 있다. 또한, 이동체는 상기 이동체를 운전하기 위한 조종사가 탑재되지 않는 무인기를 포함할 수도 있음은 물론이다.In the process of checking the attitude information of the moving object (S100), the attitude information of the moving object in which the phased array radar is mounted is checked. That is, the phased array radar may be mounted on a moving object moving relative to the target, and the moving object may include, for example, an aircraft flying on the surface of the target. In addition, the moving body may include an unmanned aerial vehicle in which a pilot for driving the moving object is not mounted.

항공기는 표적에 대하여 이동함에 있어서, 이동 방향을 따른 이동뿐만 아니라 이동 방향에 평행한 축을 중심으로 하는 회전, 이동 방향에 수평으로 교차하는 축을 중심으로 하는 회전 및 이동 방향에 수직으로 교차하는 축을 중심으로 하는 회전이 가능하다. 여기서, 항공기의 이동 방향에 평행한 축을 중심으로 하는 회전은 롤(roll) 구동이라 하고, 항공기의 이동 방향에 수평으로 교차하는 축을 중심으로 하는 회전은 피치(pitch) 구동이라 하며, 항공기의 이동 방향에 수직으로 교차하는 축을 중심으로 하는 회전은 요(yaw) 구동이라고 정의한다. 이와 같이, 항공기는 표적에 대하여 이동함에 따라 롤, 피치 및 요의 구동을 수행하게 되므로, 항공기에 탑재된 위상 배열 레이더로부터 표적을 탐지함에 있어서 롤, 피치 및 요의 구동에 따른 항공기의 정확한 자세 정보가 반영되지 않는다면 표적에 대한 신뢰성 있는 탐지가 어렵게 된다.In moving with respect to the target, the aircraft not only moves along the direction of movement, but also rotates around an axis parallel to the direction of movement, about an axis that intersects the direction of movement horizontally, and about an axis perpendicular to the direction of movement. Rotation is possible. Here, rotation about an axis parallel to the direction of movement of the aircraft is called roll driving, and rotation about an axis that intersects the direction of movement of the aircraft horizontally is called pitch driving. Rotation about the axis perpendicular to the cross is defined as yaw drive. As such, the aircraft performs roll, pitch, and yaw driving as the aircraft moves relative to the target, so that the correct attitude information of the aircraft according to the driving of the roll, pitch, and yaw in detecting the target from the phased array radar mounted on the aircraft. If is not reflected, reliable detection of the target becomes difficult.

이동체의 자세 정보를 확인하는 과정(S100)은 이동체의 각 구동에 따른 자세 정보를 확인한다. 이때, 이동체의 자세 정보를 확인하는 과정(S100)에서는 이동체의 롤 구동에 따른 회전각과 피치 구동에 따른 회전각을 확인한다. 즉, 이동체의 자세 정보를 확인하는 과정(S100)에서는 이동체의 요 구동에 따른 회전각은 확인하지 않고, 이동체의 롤 구동에 따른 회전각과 피치 구동에 따른 회전각만을 확인할 수 있다. 여기서, 이동체의 자세 정보를 확인하는 과정(S100)에서 롤 구동에 따른 회전각과 피치 구동에 따른 회전각만을 확인하는 구성에 대하여는 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향에 따른 빔 조향 좌표계를 상기 이동체의 자세에 따른 안테나 좌표계로 변환하기 위한 변환 행렬을 산출하는 과정에서 후술하기로 한다.In the process of confirming the attitude information of the movable body (S100), the attitude information according to each driving of the movable body is confirmed. At this time, in the step (S100) of checking the attitude information of the movable body, the rotation angle according to the roll driving of the movable body and the rotation angle according to the pitch driving are checked. That is, in the step S100 of checking the attitude information of the movable body, the rotation angle according to the yaw driving of the movable body may not be checked, but only the rotation angle according to the roll driving of the movable body and the rotation angle according to the pitch driving. Here, in the step (S100) of checking the attitude information of the moving object, the beam steering coordinate system according to the beam steering direction of the monopulse antenna for the rotation angle according to the roll driving and the pitch driving according to the pitch driving is determined. It will be described later in the process of calculating the conversion matrix for converting the antenna coordinate system according to.

이와 같은, 롤 구동 및 피치 구동에 따른 회전각은 이동체에 포함되는 항법 센서로부터 확인될 수 있다. 이와 같은 항법 센서로는 자이로 센서 등을 이용할 수 있으며, 이동체에 포함되는 항법 센서로부터 이동체의 구동에 따른 회전각을 확인하는 내용은 공지된 다양한 기술이 적용 가능한 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.As such, the rotation angle according to the roll driving and the pitch driving can be confirmed from the navigation sensor included in the moving body. As such a navigation sensor, a gyro sensor or the like may be used, and a variety of well-known techniques may be applied to check the rotation angle according to the driving of the moving object from the navigation sensor included in the moving object, and thus, a detailed description thereof will be omitted. do.

고각 정보 및 방위각 정보를 입력받는 과정(S200)은 위상 배열 레이더에 구비된 모노펄스 안테나로부터 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 입력받는다. 즉, 고각 정보 및 방위각 정보를 입력받는 과정(S200)에서는 이동체에 탑재되어 전자적으로 빔을 조향하는 위상 배열 레이더(phase array radar)를 이용하여 표적을 탐지한다. 이때, 위상 배열 레이더는 모노펄스 안테나를 포함하여, 모노펄스 방식으로 표적을 탐지하고, 이로부터 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 입력받게 된다.In the process of receiving the elevation information and the azimuth information (S200), the elevation information and the azimuth information of the target are received from the monopulse antenna provided in the phased array radar. That is, in the process of receiving the elevation information and the azimuth information (S200), the target is detected by using a phase array radar mounted on the moving body and steering the beam electronically. At this time, the phased array radar includes a monopulse antenna, and detects a target in a monopulse manner, and receives elevation information and azimuth information about the target therefrom.

위상 배열 레이더의 모노펄스 안테나에서는 아날로그 빔 형성(analog beam-forming) 또는 디지털 빔 형성(digital beam-forming) 방법으로 모노펄스 채널을 구성할 수 있다. 아날로그 빔 형성은 안테나 면을 4등분하여 각 사분면에서 4개의 출력 신호를 만든다. 이때, 모노펄스 안테나는 4등분된 안테나 면으로부터 입력되는 4개의 입력 신호를 이용하여 모노펄스 채널을 생성할 수 있게 된다. 이때, 고각 정보 및 방위각 정보를 입력받는 과정(S200)은 표적에 대한 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값과, 방위각 방향의 차 채널 신호 값을 입력받을 수 있다. 여기서, 위상 배열 레이더의 모노펄스 안테나에 의하여 고각 방향의 차 채널 신호 값과, 방위각 방향의 차 채널 신호 값을 입력받는 구성은 공지된 다양한 기술을 적용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.In the monopulse antenna of the phased array radar, the monopulse channel may be configured by an analog beam-forming method or a digital beam-forming method. Analog beamforming divides the antenna plane into four and produces four output signals in each quadrant. In this case, the monopulse antenna may generate a monopulse channel using four input signals input from the quadrant antenna surface. In this case, the process of receiving the elevation information and the azimuth information (S200) may receive the difference channel signal value in the elevation direction of the monopulse antenna for the target and the difference channel signal value in the azimuth direction. Here, the configuration of receiving the difference channel signal value in the high angle direction and the difference channel signal value in the azimuth direction by the monopulse antenna of the phased array radar may apply various known techniques, and thus a detailed description thereof will be omitted. do.

고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정(S300)은 항법 센서 등으로부터 확인된 이동체의 자세 정보를 이용하여, 모노펄스 안테나로부터 입력된 고각 정보 및 방위각 정보를 보정한다. 여기서, 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정(S300)은 이동체의 롤 구동에 따라 입력된 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값과 방위각 방향의 차 채널 신호 값을 보정할 수 있다.In the process of correcting the elevation information and the azimuth information (S300), the elevation information and the azimuth information input from the monopulse antenna are corrected using the attitude information of the moving object identified from the navigation sensor. Here, the process of correcting the elevation information and the azimuth information (S300) may correct the difference channel signal value in the elevation direction of the monopulse antenna and the difference channel signal value in the azimuth direction according to the roll driving of the moving object.

전술한 바와 같이, 위상 배열 레이더는 전자적으로 빔을 조향하여 표적을 탐지하게 된다. 그러나, 이와 같은 위상 배열 레이더는 이동체의 피치 구동 및 요 구동에 대하여는 이에 대응하여 빔의 조향 방향을 변경하여 대응할 수 있으나, 이동체의 롤 구동에 대하여는 빔의 조향 방향을 변경하여 대응하기 어렵다. 따라서, 모노펄스 안테나로부터 수신되는 고각 방향의 차 채널 신호 값과 방위각 방향의 차 채널 신호 값은 이동체의 롤 구동에 따라 보정될 필요가 있다.As described above, the phased array radar electronically steers the beam to detect the target. However, such a phased array radar may correspond to the pitch driving and yaw driving of the moving object by changing the steering direction of the beam, but it is difficult to respond to the roll driving of the moving object by changing the steering direction of the beam. Therefore, the difference channel signal value in the high angle direction and the difference channel signal value in the azimuth direction received from the monopulse antenna need to be corrected according to the roll driving of the moving object.

이를 위하여, 고각 정보 및 방위각 정보를 변환하는 과정은(S300)은 상기 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향에 따른 빔 조향 좌표계를 상기 이동체의 자세에 따른 안테나 좌표계로 변환하기 위한 변환 행렬을 산출하는 과정(S310), 상기 변환 행렬로부터 상기 이동체의 자세에 따른 보상각을 산출하는 과정(S320) 및 상기 보상각으로부터 보정된 고각 정보 및 방위각 정보를 산출하는 과정(S330)을 포함할 수 있다. 이때, 변환 행렬로부터 산출되는 보상각은 이동체의 롤 구동에 따른 보상각을 의미하며, 본 발명의 실시 예에 따른 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법에서는 이동체의 고각 방향에 대한 보상각 및 방위각 방향에 대한 보상각을 각각 산출하고, 산출된 고각 방향에 대한 보상각 및 방위각 방향에 대한 보상각으로부터 각각 보정된 고각 정보 및 방위각 정보를 산출하게 된다.To this end, the step of converting the elevation information and the azimuth information (S300) is a process of calculating a transformation matrix for converting the beam steering coordinate system according to the beam steering direction of the monopulse antenna to the antenna coordinate system according to the attitude of the moving object ( S310), calculating the compensation angle according to the attitude of the moving object from the transformation matrix (S320), and calculating the elevation information and the azimuth information corrected from the compensation angle (S330). In this case, the compensation angle calculated from the transformation matrix refers to the compensation angle according to the roll driving of the moving object, and in the target detection method of the phased array radar according to the embodiment of the present invention, the compensation angle and the azimuth direction of the moving object in the elevation direction Compensation angles are respectively calculated, and corrected elevation angle information and azimuth angle information are respectively calculated from the calculated compensation angle for the elevation direction and the compensation angle for the azimuth direction.

변환 행렬을 산출하는 과정(S310)은 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향에 따른 빔 조향 좌표계를 이동체의 자세에 따른 안테나 좌표계로 변환하기 위한 변환 행렬을 산출한다. 이하에서, 도 2를 참조하여 변환 행렬을 산출하는 과정을 보다 상세히 설명하기로 한다.In the calculating of the transformation matrix (S310), the transformation matrix for converting the beam steering coordinate system according to the beam steering direction of the monopulse antenna into the antenna coordinate system according to the attitude of the moving object is calculated. Hereinafter, a process of calculating the transformation matrix will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 좌표계와 빔 조향 좌표계를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 2(a)는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 좌표계를 나타내고, 도 2(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 빔 조향 좌표계를 나타낸다.2 is a diagram illustrating an antenna coordinate system and a beam steering coordinate system according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 (a) shows an antenna coordinate system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) shows a beam steering coordinate system according to an embodiment of the present invention.

안테나 좌표계(U-V-W)는 모노펄스 안테나의 배치 방향에 따른 좌표계로 정의한다. 즉, 모노펄스 안테나는 다수의 전파 발생 소자가 평면 상에 배치되어 위상 배열 레이다를 구현하는 바, 모노펄스 안테나는 위상 배열 레이다를 탑재하는 이동체 내에 특정한 방향으로 배치되게 된다. 여기서, U축은 모노펄스 안테나의 전면(out of antenna face)을 향하는 방향으로 설정되고, V축은 모노펄스 안테나의 횡 방향으로 설정되며, W축은 모노펄스 안테나의 종 방향으로 설정된다. 예를 들어, 모노펄스 안테나의 평면이 정면을 향하고 있다고 가정할 때, U축은 정면을 향하는 방향, V축은 우측 또는 좌측을 향하는 방향, W축은 상측 또는 하측을 향하는 방향으로 설정되고, U축, V축 및 W축은 각각 90°의 각도를 이루며 배치된다. 도 2(a)에는 V축이 U축으로부터 우측 방향으로 설정되고, W축이 U축으로부터 하측 방향으로 설정되는 예를 도시하고 있으나, V축은 U축으로부터 좌측 방향으로 설정되고, W축은 U축으로부터 상측 방향으로 설정할 수도 있음은 물론이다.The antenna coordinate system U-V-W is defined as a coordinate system according to the arrangement direction of the monopulse antenna. That is, in the monopulse antenna, a plurality of radio wave generating elements are arranged on a plane to implement a phased array radar, and the monopulse antenna is arranged in a specific direction in a moving body on which the phased array radar is mounted. Here, the U axis is set in the direction toward the out of antenna face, the V axis is set in the lateral direction of the monopulse antenna, and the W axis is set in the longitudinal direction of the monopulse antenna. For example, assuming that the plane of the monopulse antenna faces the front, the U-axis is set in the direction toward the front, the V-axis is toward the right or the left, and the W-axis is set in the direction toward the upper or lower side, and the U-axis, V The axis and the W axis are each disposed at an angle of 90 °. 2 (a) shows an example in which the V axis is set in the right direction from the U axis and the W axis is set in the downward direction from the U axis, but the V axis is set in the left direction from the U axis, and the W axis is the U axis. Of course, it can also be set in the upward direction from the.

한편, 빔 조향 좌표계(r-e-d)는 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향에 따른 좌표계로 정의한다. 즉, 모노펄스 안테나는 안테나의 기계적인 이동 없이 특정 방향으로 전자적으로 빔을 조향하는 바, 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향은 모노펄스 안테나의 전면을 향하는 방향, 즉 전술한 U축으로부터 소정 각도로 회전될 수 있다. 여기서, r축은 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향(electrical LOS: electrical Line Of Sight)으로 설정되며, e축은 수평면 상에서 r축과 90°의 각도를 이루는 방향, d축은 r축 및 e축과 각각 90°의 각도를 이루는 방향으로 설정된다. 예를 들어, 빔 조향 방향이 정면을 향하고 있다고 가정할 때, r축은 정면을 향하는 방향, e축은 우측 또는 좌측을 향하는 방향, d축은 상측 또는 하측을 향하는 방향으로 설정되고, r축, e축 및 d축 또한 각각 90°의 각도를 이루며 배치된다. 도 2(b)에는 e축이 r축으로부터 우측 방향으로 설정되고, d축이 r축으로부터 하측 방향으로 설정되는 예를 도시하고 있으나, e축은 r축으로부터 좌측 방향으로 설정되고, d축은 r축으로부터 상측 방향으로 설정할 수도 있음은 물론이다.On the other hand, the beam steering coordinate system (r-e-d) is defined as a coordinate system according to the beam steering direction of the monopulse antenna. That is, the monopulse antenna electronically steers the beam in a specific direction without mechanical movement of the antenna, and the beam steering direction of the monopulse antenna rotates toward the front of the monopulse antenna, that is, at a predetermined angle from the aforementioned U axis. Can be. Here, the r-axis is set as the electrical LOS (electrical line of sight) direction of the monopulse antenna, the e-axis is a direction forming an angle of 90 ° with the r-axis on the horizontal plane, the d-axis is 90 ° with the r-axis and e-axis, respectively It is set in the direction of forming the angle of. For example, assuming that the beam steering direction is toward the front, the r axis is set to the front direction, the e axis to the right or left direction, the d axis to the upper or lower direction, and the r axis, the e axis, The d-axis is also arranged at an angle of 90 degrees. FIG. 2 (b) shows an example in which the e axis is set from the r axis to the right direction and the d axis is set from the r axis to the downward direction, but the e axis is set from the r axis to the left direction, and the d axis is the r axis. Of course, it can also be set in the upward direction from the.

공간 좌표계(x-y-z)는 지표 상의 공간에 따른 좌표계로 정의한다. 여기서, x축은 이동체의 이동 방향을 수평면 상으로 투영한 방향으로 설정되고, y축은 수평면 상에서 x축과 90°의 각도를 이루는 방향, z축은 수직 방향으로 설정된다. x축, y축 및 z축은 각각 90°의 각도를 이루며 배치되며, 도 2에서는 y축이 x축으로부터 우측 방향으로 설정되고, z축이 x축으로부터 하측 방향으로 설정되는 예를 도시하고 있으나, y축은 x축으로부터 좌측 방향으로 설정되고, z축은 x축으로부터 상측 방향으로 설정할 수도 있음은 물론이다.The spatial coordinate system (x-y-z) is defined as a coordinate system according to the space on the ground. Here, the x-axis is set in a direction in which the moving direction of the moving body is projected onto the horizontal plane, the y-axis is set in a direction forming an angle of 90 ° with the x-axis on the horizontal plane, and the z-axis is set in the vertical direction. The x-axis, the y-axis, and the z-axis are arranged at an angle of 90 °, respectively, and in FIG. 2, an example in which the y-axis is set to the right direction from the x-axis and the z-axis is set to the downward direction from the x-axis is illustrated. It goes without saying that the y-axis can be set from the x-axis to the left direction and the z-axis can be set from the x-axis to the upward direction.

또한, 전술한 안테나 좌표계(U-V-W), 빔 조향 좌표계(r-e-d) 및 공간 좌표계(X-Y-Z)는 동일한 기준점을 가진다. 즉, 안테나 좌표계(U-V-W)에서 U축, V축 및 W축이 교차하는 기준점, 빔 조향 좌표계(r-e-d)에서 r축, e축 및 d축이 교차하는 기준점 및 공간 좌표계(X-Y-Z)에서 X축, Y축 및 X축이 교차하는 기준점은 모두 동일하게 설정된다. 따라서, 안테나 좌표계(U-V-W)는 직교 좌표계(x-y-z)에 대하여, x축과 U축 사이의 각도만큼 x축, y축 및 z축을 회전 이동시킨 관계에 있으며, 빔 조향 좌표계(r-e-d)는 직교 좌표계(x-y-z)에 대하여, x축과 r축 사이의 각도만큼 x축, y축 및 z축을 회전 이동시킨 관계에 있다. 도 2에서 표적(T)의 위치는 점선의 화살표로 도시된 바와 같이 벡터로 나타낼 수 있다.In addition, the aforementioned antenna coordinate system U-V-W, beam steering coordinate system r-e-d, and spatial coordinate system X-Y-Z have the same reference point. That is, the reference point where the U, V, and W axes intersect in the antenna coordinate system (UVW), the reference point where the r, e, and d axes intersect in the beam steering coordinate system (red), and the X axis in the spatial coordinate system (XYZ), The reference point at which the Y-axis and the X-axis intersect is set the same. Accordingly, the antenna coordinate system UVW has a relationship in which the x-axis, the y-axis, and the z-axis are rotated relative to the rectangular coordinate system xyz by an angle between the x-axis and the U-axis, and the beam steering coordinate system red is a rectangular coordinate system ( xyz), the x-axis, the y-axis, and the z-axis are rotated by the angle between the x-axis and the r-axis. In FIG. 2, the position of the target T may be represented by a vector as illustrated by the dotted arrow.

여기서, 변환 행렬을 산출하는 과정(S510)은 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향에 따른 빔 조향 좌표계를 상기 모노펄스 안테나의 배치 방향에 따른 안테나 좌표계로 변환한다.Here, the process of calculating the transformation matrix (S510) converts the beam steering coordinate system according to the beam steering direction of the monopulse antenna into the antenna coordinate system according to the arrangement direction of the monopulse antenna.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 좌표계와 빔 조향 좌표계 사이의 변환 관계를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a transformation relationship between an antenna coordinate system and a beam steering coordinate system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 빔 조향 좌표계(r-e-d)의 안테나 좌표계(U-V-W)로의 변환은 하기의 수학식 1에 의하여 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 3, the beam steering coordinate system r-e-d may be converted into the antenna coordinate system U-V-W by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019021352748-pat00007
Figure 112019021352748-pat00007

Figure 112019021352748-pat00008
Figure 112019021352748-pat00008

여기서, XA는 안테나 좌표계(U-V-W)에서의 표적의 위치를 의미하며, XS는 직교 좌표계(x-y-z)에서의 표적의 위치를 의미한다. 또한, XE는 빔 조향 좌표계(r-e-d)에서의 표적의 위치를 의미한다. 한편, C는 각 좌표계 사이의 변환을 위한 행렬을 의미한다. 즉, CE A 는 안테나 좌표계(U-V-W)를 빔 조향 좌표계(r-e-d)로 변환시키기 위한 행렬을 의미하며, CE S 는 공간 좌표계(x-y-z)를 빔 조향 좌표계(r-e-d)로 변환시키기 위한 행렬, CS A 는 안테나 좌표계(U-V-W)를 공간 좌표계(x-y-z)로 변환시키기 위한 행렬을 의미한다.Wherein, X A represents a position of the target in the antenna coordinate system (UVW), and, X is S means a position of a target in the orthogonal coordinate system (xyz). In addition, X E means the position of the target in the beam steering coordinate system (red). On the other hand, C means a matrix for conversion between each coordinate system. That is, C E A denotes a matrix for converting an antenna coordinate system (UVW) into a beam steering coordinate system (red), and C E S denotes a matrix for converting a spatial coordinate system (xyz) into a beam steering coordinate system (red), C S A denotes a matrix for converting the antenna coordinate system UVW into the spatial coordinate system xyz.

또한, R은 좌표계의 회전을 위한 회전 행렬을 의미하며, 안테나 좌표계(U-V-W)는 직교 좌표계(x-y-z)에 대하여, x축과 U축 사이의 각도만큼 x축, y축 및 z축을 회전 이동시킨 관계에 있으며, 빔 조향 좌표계(r-e-d)는 직교 좌표계(x-y-z)에 대하여, x축과 r축 사이의 각도만큼 x축, y축 및 z축을 회전 이동시킨 관계에 있으므로, CE A 는 RE A 로 나타낼 수 있고, CE S 는 R E S, CS A 는 R S A로 나타낼 수 있다.In addition, R denotes a rotation matrix for the rotation of the coordinate system, and the antenna coordinate system UVW is a relationship in which the x-axis, the y-axis, and the z-axis are rotated relative to the Cartesian coordinate system xyz by an angle between the x-axis and the U-axis. Since the beam steering coordinate system (red) rotates the x-axis, the y-axis, and the z-axis by an angle between the x-axis and the r-axis with respect to the rectangular coordinate system (xyz), C E A is represented by R E A. C E S may be represented by R E S , and C S A may be represented by R S A.

여기서, 직교 좌표계(x-y-z)를 빔 조향 좌표계(r-e-d)로 변환하기 위한 행렬(R E S)은 하기의 수학식 2와 같다.Here, the matrix R E S for converting the Cartesian coordinate system xyz to the beam steering coordinate system red is expressed by Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019021352748-pat00009
Figure 112019021352748-pat00009

여기서, El은 모노펄스 안테나의 고각 방향의 빔 조향각, Az는 모노펄스 안테나의 방위각 방향의 빔 조향각을 나타낸다.Here, El denotes a beam steering angle in the high angle direction of the monopulse antenna, and Az denotes a beam steering angle in the azimuth direction of the monopulse antenna.

또한, 안테나 좌표계(U-V-W)를 직교 좌표계(x-y-z)로 변환하기 위한 행렬(R S A)은 하기의 수학식 3과 같다.In addition, the matrix R S A for converting the antenna coordinate system UVW into the rectangular coordinate system xyz is expressed by Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112019021352748-pat00010
Figure 112019021352748-pat00010

여기서, φ는 이동체의 롤(roll) 구동에 따른 회전각, θ는 이동체의 피치(pitch) 구동에 따른 회전각을 나타낸다.Here, φ represents the rotation angle according to the roll driving of the movable body, and θ represents the rotation angle according to the pitch driving of the movable body.

이때, 전술한 바와 같이 직교 좌표계(x-y-z)의 x축은 이동체의 이동 방향을 수평면 상으로 투영한 방향으로 설정된다. 따라서, 이동체의 요(yaw) 구동에 따라 직교 좌표계(x-y-z)의 x축은 동시에 이동하는 바, 이동체의 요(yaw) 구동에 따른 회전각은 고려할 필요가 없다. 따라서, 전술한 이동체의 자세 정보를 확인하는 과정(S100)에서는 이동체의 롤(roll) 구동에 따른 회전각과 피치(pitch) 구동에 따른 회전각만을 확인할 수 있게 된다.At this time, as described above, the x-axis of the rectangular coordinate system (x-y-z) is set to the direction in which the moving direction of the moving object is projected onto the horizontal plane. Therefore, the x-axis of the Cartesian coordinate system (x-y-z) moves at the same time as the yaw of the moving body moves, and the rotation angle according to the yaw driving of the moving body need not be considered. Therefore, in the step (S100) of confirming the attitude information of the moving object, only the rotation angle according to the roll driving of the moving object and the rotation angle according to the pitch driving can be confirmed.

이후, 안테나 좌표계(U-V-W)를 빔 조향 좌표계(r-e-d)로 변환하기 위한 행렬(RE A)은 상기의 수학식 2의 행렬(R E S)과 수학식 3의 행렬(R S A)을 곱한 행렬(R E A)이 되며, 이는 하기의 수학식 4와 같다.Subsequently, the matrix R E A for converting the antenna coordinate system UVW into the beam steering coordinate system red is obtained by multiplying the matrix R E S of Equation 2 by the matrix R S A of Equation 3 above. Matrix R E A , which is represented by Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112019021352748-pat00011
Figure 112019021352748-pat00011

최종적으로, 빔 조향 좌표계(r-e-d)를 안테나 좌표계(U-V-W)로 변환하기 위한 변환 행렬(T)은 안테나 좌표계(U-V-W)를 빔 조향 좌표계(r-e-d)로 변환하기 위한 행렬(RE A)의 역행렬이 되며, 이는 하기의 수학식 5의 결과로 나타나게 된다.Finally, the transformation matrix T for converting the beam steering coordinate system red to the antenna coordinate system UVW is the inverse of the matrix R E A for converting the antenna coordinate system UVW to the beam steering coordinate system red. This is represented by the result of Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112019021352748-pat00012
Figure 112019021352748-pat00012

이동체의 자세에 따른 보상각을 산출하는 과정(S320)은 상기와 같이 산출된 변환 행렬(T)을 이용하여 이동체의 자세에 따른 보상각을 산출한다. 여기서, 이동체의 자세에 따른 보상각을 산출하는 과정(S320)은 변환 행렬(T)로부터 이동체의 자세에 따른 고각 방향의 보상각(γEL) 및 방위각 방향의 보상각(γAZ)을 각각 산출할 수 있다. 전술한 바와 같이 모노펄스 안테나로부터 수신되는 고각 방향의 차 채널 신호 값과 방위각 방향의 차 채널 신호 값은 이동체의 롤(roll) 구동에 따라 보정될 필요가 있으므로, 이동체의 롤(roll) 구동에 따라 차 채널 신호를 고각 방향으로 보상하기 위한 각도를 고각 방향의 보상각(γEL)이라 하고, 이동체의 롤(roll) 구동에 따라 차 채널 신호를 방위각 방향으로 보상하기 위한 각도를 방위각 방향의 보상각(γAZ)이라 한다.In the step S320 of calculating the compensation angle according to the attitude of the moving object, the compensation angle according to the attitude of the moving object is calculated using the conversion matrix T calculated as described above. Here, the process of calculating the compensation angle according to the attitude of the moving object (S320) calculates the compensation angle (γ EL ) in the elevation direction and the compensation angle (γ AZ ) in the azimuth direction, respectively, from the transformation matrix T. can do. As described above, since the difference channel signal value in the high angle direction and the difference channel signal value in the azimuth direction received from the monopulse antenna need to be corrected according to the roll driving of the moving object, the roll channel of the moving object depends on the roll driving. The angle for compensating the difference channel signal in the elevation direction is referred to as the compensation angle γ EL in the elevation direction, and the angle for compensating the difference channel signal in the azimuthal direction according to the roll driving of the moving object is the compensation angle in the azimuth direction. It is called (γ AZ ).

여기서, 보정된 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값(ΔEL,C)은 고각 및 방위각 정보를 입력받는 과정(S200)에서 입력된 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값(ΔEL)과 방위각 방향의 차 채널 신호 값(ΔAZ)을 도 4와 같이 선형 결합함으로써 계산될 수 있다. 따라서, 보정된 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값(ΔEL,C)은 하기의 수학식 6과 같이 도출될 수 있다.Here, the difference channel signal value of the elevation direction of the compensated monopulse antenna (Δ EL, C) is an elevation and a difference channel signal value of the elevation direction of the monopulse antenna input from receiving the azimuth information process (S200) (Δ EL ) And the difference channel signal value Δ AZ in the azimuth direction as shown in FIG. 4. Therefore, the difference channel signal values ΔEL , C in the elevation direction of the corrected monopulse antenna may be derived as in Equation 6 below.

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112019021352748-pat00013
Figure 112019021352748-pat00013

여기서, KEL은 고각 방향의 모노펄스 기울기를 의미하고, KAZ는 방위각 방향의 모노펄스 기울기를 의미한다.Here, K EL means the monopulse slope in the high angle direction, K AZ means the monopulse slope in the azimuth direction.

한편, ρt, αt 및 βt는 안테나 좌표계에서 표적(T)의 위치를 나타내는 벡터가 U축, V축 및 W축과 이루는 각도를 의미하며, ρ0, α0 및 β0는 안테나 좌표계에서 빔 조향 방향을 나타내는 벡터가 U축, V축 및 W축과 이루는 각도를 의미한다.On the other hand, ρ t , α t and β t refer to the angle formed by the vector representing the position of the target T in the antenna coordinate system with the U, V and W axes, and ρ 0 , α 0 and β 0 represent the antenna coordinate system. Denotes an angle between the vector representing the beam steering direction and the U, V, and W axes.

이때, cosαt-cosα0 및 cosβt-cosβ0는 하기의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.At this time, cosα t -cosα 0 and cosβ t -cosβ 0 can be represented by Equation 7 below.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112019021352748-pat00014
Figure 112019021352748-pat00014

Figure 112019021352748-pat00015
Figure 112019021352748-pat00015

여기서, μt, χt 및 εt는 빔 조향 좌표계에서 표적(T)의 위치를 나타내는 벡터가 r축, e축 및 d축과 이루는 각도를 의미하며, μ0, χ0 및 ε0는 빔 조향 좌표계에서 빔 조향 방향을 나타내는 벡터가 r축, e축 및 d축과 이루는 각도를 의미한다. 따라서, μ0는 0°가 되고, χ0 및 ε0는 90°가 된다.Here, μ t , χ t, and ε t refer to the angle between the vector representing the position of the target T in the beam steering coordinate system with the r, e, and d axes, and μ 0 , χ 0, and ε 0 are beams. A vector representing the beam steering direction in the steering coordinate system refers to an angle formed by the r-axis, the e-axis, and the d-axis. Therefore, mu 0 becomes 0 °, χ 0 and ε 0 become 90 °.

따라서, 보정된 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값(ΔEL,C)은 하기의 수학식 8과 같이 정리될 수 있다.Accordingly, the difference channel signal values ΔEL , C in the elevation direction of the corrected monopulse antenna may be summarized as in Equation 8 below.

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112019021352748-pat00016
Figure 112019021352748-pat00016

여기서, 표적과 빔 조향 방향은 거의 같은 방향을 향하고 있으므로, cosμt는 cos 0°와 같다고 볼 수 있으며, 이 값은 1이 된다. 따라서, 수학식 8은 수학식 9와 같이 정리될 수 있다.Here, since the target and the beam steering direction are almost in the same direction, cosμ t is equal to cos 0 °, and this value is 1. Therefore, Equation 8 may be summarized as in Equation 9.

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112019021352748-pat00017
Figure 112019021352748-pat00017

또한, 보정된 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값(ΔEL,C)은 빔 조향 좌표계에서 표적(T)의 방위각(χt)에 대하여 독립이어야 하므로, 하기의 수학식 10의 조건을 만족하여야 한다.In addition, since the difference channel signal value ΔEL , C in the high angle direction of the corrected monopulse antenna should be independent of the azimuth angle χ t of the target T in the beam steering coordinate system, the following condition of Equation 10 Must be satisfied.

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112019021352748-pat00018
Figure 112019021352748-pat00018

따라서, 이동체의 자세에 따른 고각 방향의 보상각(γEL)은 하기의 수학식 11로 나타난다.Therefore, the compensation angle γ EL in the elevation direction according to the posture of the moving object is represented by Equation 11 below.

[수학식 11][Equation 11]

Figure 112019021352748-pat00019
Figure 112019021352748-pat00019

이후, 고각 정보 및 방위각 정보를 산출하는 과정(S330)에서는 고각 방향의 보상각(γEL)으로부터 보정된 고각 정보를 산출한다. 이때, 보정된 고각 정보는 보정된 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값(ΔEL,C)을 포함하며, 이를 도출하는 과정에서 산출되는 보정된 고각 방향의 모노펄스 기울기(KEL,C)를 더 포함할 수 있다.In operation S330 of calculating the elevation information and the azimuth information, the elevation information is corrected from the compensation angle γ EL in the elevation direction. In this case, the corrected elevation information includes the difference channel signal value Δ EL, C in the elevation direction of the corrected monopulse antenna, and the monopulse slope K EL, C in the corrected elevation direction calculated during the derivation process. ) May be further included.

즉, 보정된 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값(ΔEL,C)은 수학식 9로부터 하기의 수학식 12와 같이 정리될 수 있으며, 이로부터 보정된 고각 방향의 모노펄스 기울기(KEL,C)가 도출된다.That is, the difference channel signal values ΔEL , C in the elevation direction of the corrected monopulse antenna may be summarized as in Equation 9 to Equation 12 below, and the monopulse slope K in the correction angle is corrected therefrom. EL, C ) is derived.

[수학식 12][Equation 12]

Figure 112019021352748-pat00020
Figure 112019021352748-pat00020

한편, 보정된 모노펄스 안테나의 방위각 방향의 차 채널 신호 값(ΔAZ,C)은 고각 및 방위각 정보를 입력받는 과정(S200)에서 입력된 모노펄스 안테나의 고각 방향의 차 채널 신호 값(ΔEL)과 방위각 방향의 차 채널 신호 값(ΔAZ)을 도 5와 같이 선형 결합함으로써 계산될 수 있다. 따라서, 보정된 모노펄스 안테나의 방위각 방향의 차 채널 신호 값(ΔAZ,C)은 하기의 수학식 13과 같이 도출될 수 있다.On the other hand, the difference channel signal value Δ AZ, C in the azimuth direction of the corrected monopulse antenna is the difference channel signal value Δ EL in the elevation direction of the monopulse antenna input in step S200 of receiving the elevation and azimuth information. ) And the difference channel signal value Δ AZ in the azimuth direction as shown in FIG. 5. Accordingly, the difference channel signal values Δ AZ and C in the azimuth direction of the corrected monopulse antenna may be derived as in Equation 13 below.

[수학식 13][Equation 13]

Figure 112019021352748-pat00021
Figure 112019021352748-pat00021

상기의 수학식 13에 전술한 수학식 7을 적용하면, 보정된 모노펄스 안테나의 방위각 방향의 차 채널 신호 값(ΔAZ,C)은 하기의 수학식 14와 같이 정리될 수 있다.When the above-described Equation 7 is applied to Equation 13, the difference channel signal values Δ AZ and C in the azimuth direction of the corrected monopulse antenna may be summarized as Equation 14 below.

[수학식 14][Equation 14]

Figure 112019021352748-pat00022
Figure 112019021352748-pat00022

여기서, 전술한 바와 같이 표적과 빔 조향 방향은 거의 같은 방향을 향하고 있으므로, cosμt는 cos 0°와 같다고 볼 수 있으며, 이 값은 1이 된다. 따라서, 수학식 14는 수학식 15와 같이 정리될 수 있다.Here, as described above, since the target and the beam steering direction are oriented in substantially the same direction, cosμ t can be regarded as equal to cos 0 °, and this value is 1. Therefore, Equation 14 may be summarized as in Equation 15.

[수학식 15][Equation 15]

Figure 112019021352748-pat00023
Figure 112019021352748-pat00023

또한, 보정된 모노펄스 안테나의 방위각 방향의 차 채널 신호 값(ΔAZ,C)은 빔 조향 좌표계에서 표적(T)의 고각(εt)에 대하여 독립이어야 하므로, 하기의 수학식 16의 조건을 만족하여야 한다.In addition, since the difference channel signal values Δ AZ and C in the azimuth direction of the corrected monopulse antenna must be independent of the elevation angle ε t of the target T in the beam steering coordinate system, the following condition of Equation 16 Must be satisfied.

[수학식 16][Equation 16]

Figure 112019021352748-pat00024
Figure 112019021352748-pat00024

따라서, 이동체의 자세에 따른 방위각 방향의 보상각(γAZ)은 하기의 수학식 17로 나타난다.Therefore, the compensation angle γ AZ in the azimuth direction according to the posture of the moving object is represented by Equation 17 below.

[수학식 17][Equation 17]

Figure 112019021352748-pat00025
Figure 112019021352748-pat00025

전술한 바와 같이, 고각 정보 및 방위각 정보를 산출하는 과정(S330)에서는 방위각 방향의 보상각(γAZ)으로부터 보정된 방위각 정보를 산출한다. 이때, 보정된 방위각 정보는 보정된 모노펄스 안테나의 방위각 방향의 차 채널 신호 값(ΔAZ,C)을 포함하며, 이를 도출하는 과정에서 산출되는 보정된 방위각 방향의 모노펄스 기울기(KAZ,C)를 더 포함할 수 있다.As described above, in the process of calculating the elevation information and the azimuth information (S330), the azimuth information corrected from the compensation angle γ AZ in the azimuth direction is calculated. In this case, the corrected azimuth information includes the difference channel signal values (Δ AZ, C ) in the azimuth direction of the corrected monopulse antenna, and the monopulse slope (K AZ, C in the corrected azimuth direction calculated during the derivation process). ) May be further included.

즉, 보정된 모노펄스 안테나의 방위각 방향의 차 채널 신호 값(ΔAZ,C)은 수학식 15로부터 하기의 수학식 18과 같이 정리될 수 있으며, 이로부터 보정된 고각 방향의 모노펄스 기울기(KEL,C)가 도출된다.That is, the difference channel signal values Δ AZ and C in the azimuth direction of the corrected monopulse antenna may be summarized as in Equation 15 to Equation 18 below, and the monopulse slope K in the high angle direction corrected therefrom. EL, C ) is derived.

[수학식 18]Equation 18

Figure 112019021352748-pat00026
Figure 112019021352748-pat00026

이와 같이, 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하여 보정된 고각 정보 및 방위각 정보가 산출되면 보정된 고각 정보 및 방위각 정보로부터 표적의 위치를 탐지하는 과정(S400)이 수행된다. 여기서, 표적의 위치를 탐지하는 과정(S400)은 입력된 고각 방향의 모노펄스 기울기(KEL)와 입력된 방위각 방향의 모노펄스 기울기(KAZ) 대신에, 보정된 고각 방향의 모노펄스 기울기(KEL,C) 및 보정된 방위각 방향의 모노펄스 기울기(KAZ,C)를 사용하는 것 이외에는 종래의 모노펄스 방식에 의한 표적의 탐지 과정이 그대로 적용될 수 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.As such, when the elevation information and the azimuth information are calculated by correcting the elevation information and the azimuth information on the target, a process of detecting the position of the target from the corrected elevation information and the azimuth information is performed (S400). Here, the process of detecting the position of the target (S400), instead of the input monopulse slope (K EL ) of the input high-angle direction and the input monopulse slope (K AZ ) of the azimuth direction, the monopulse slope of the corrected elevation direction ( Except for using the K EL, C ) and the corrected azimuth monopulse slope (K AZ, C ), the detection process of the target by the conventional monopulse method can be applied as it is, and a detailed description thereof will be omitted. Shall be.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 보상된 고각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 보상된 방위각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a beam pattern in a high angle direction compensated according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a diagram showing a beam pattern in azimuth direction compensated according to an embodiment of the present invention.

보다 상세하게는, 도 6(a)는 이동체의 롤(roll) 구동이 없는 경우의 위상 배열 레이더의 지면에 대한 고각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면이고, 도 6(b)는 이동체의 롤(roll) 구동이 있는 경우에 이를 보상하지 않은 경우의 위상 배열 레이더의 고각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면이다. 또한, 도 6(c)는 이동체의 롤(roll) 구동이 있는 경우에 본 발명의 실시 예에 따라 이를 보상한 경우의 위상 배열 레이더의 고각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면이다.More specifically, Fig. 6 (a) is a view showing a beam pattern in an elevation direction with respect to the ground of the phased array radar when there is no roll driving of the moving object, and Fig. 6 (b) is a roll of the moving object. ) Is a diagram showing the beam pattern in the elevation direction of the phased array radar when there is no compensation when there is driving. FIG. 6C is a diagram illustrating a beam pattern in a high angle direction of the phased array radar when there is a roll driving of the moving body when the moving object is compensated according to an embodiment of the present invention.

한편, 도 7(a)는 이동체의 롤(roll) 구동이 없는 경우의 위상 배열 레이더의 지면에 대한 방위각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면이고, 도 7(b)는 이동체의 롤(roll) 구동이 있는 경우에 이를 보상하지 않은 경우의 위상 배열 레이더의 방위각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면이다. 또한, 도 7(c)는 이동체의 롤(roll) 구동이 있는 경우에 본 발명의 실시 예에 따라 이를 보상한 경우의 위상 배열 레이더의 방위각 방향의 빔 패턴을 나타내는 도면이다.On the other hand, Figure 7 (a) is a view showing a beam pattern in the azimuth direction with respect to the ground of the phased array radar when there is no roll drive of the moving object, Figure 7 (b) is a roll drive of the moving object If there is, it is a figure which shows the beam pattern of the azimuth direction of a phased array radar when it is not compensated. FIG. 7C is a view showing a beam pattern in the azimuth direction of the phased array radar when there is a roll driving of the moving body and compensating for this according to an embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7에서, 고각 방향의 빔 조향각(EL)은 0°, 방위각 방향의 빔 조향각(AZ)은 -20°로 설정된다. 또한, 이동체의 롤(roll) 구동에 따른 회전각은 30°로 설정되었다.6 and 7, the beam steering angle EL in the high angle direction is set to 0 °, and the beam steering angle AZ in the azimuth direction is set to −20 °. In addition, the rotation angle according to the roll drive of the movable body was set to 30 degrees.

도 6(a)에 도시된 바와 같이 롤 구동이 없는 경우 고각 방향의 빔 패턴은 고각 방향으로 정렬되어 나타난다. 그러나, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 30°의 회전각을 가지는 롤 구동이 발생하게 되면, 위상 배열 레이더의 빔 패턴은 이동체의 롤 구동에 따라 틀어지게 되어 오차가 발생하게 된다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따라 보정된 고각 정보 및 방위각 정보를 이용하여 표적을 탐지하는 경우, 도 6(c)에 도시된 바와 같이 고각 방향으로 재정렬된 상태의 빔 패턴이 형성될 수 있게 된다.As shown in FIG. 6 (a), when there is no roll driving, the beam pattern in the elevation direction is aligned in the elevation direction. However, when roll driving having a rotation angle of 30 ° occurs as shown in FIG. 6 (b), the beam pattern of the phased array radar is distorted according to the roll driving of the moving object, thereby causing an error. In this case, when the target is detected using the corrected elevation information and the azimuth information according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6 (c), the beam pattern in a rearranged state may be formed. .

또한, 도 7(a)에 도시된 바와 같이 롤 구동이 없는 경우 빔 패턴은 방위각 방향으로 정렬되어 나타난다. 그러나, 도 7(b)에 도시된 바와 같이 30°의 회전각을 가지는 롤 구동이 발생하게 되면, 위상 배열 레이더의 빔 패턴은 롤 구동에 따라 틀어지게 되어 오차가 발생하게 된다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따라 보정된 고각 정보 및 방위각 정보를 이용하여 표적을 탐지하는 경우, 도 7(c)에 도시된 바와 같이 방위각 방향으로 재정렬된 상태의 빔 패턴이 형성될 수 있게 된다.In addition, as shown in FIG. 7A, when there is no roll driving, the beam patterns are aligned in the azimuth direction. However, when roll driving having a rotation angle of 30 ° occurs as shown in FIG. 7B, the beam pattern of the phased array radar is distorted according to the roll driving, thereby causing an error. In this case, when the target is detected by using the corrected elevation information and the azimuth information according to an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7C, the beam pattern in the rearranged state may be formed. .

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그래밍 언어 코드 형태로 구현될 수도 있다.Meanwhile, the target detection method of the phased array radar according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of computer readable programming language code recorded on a computer readable recording medium.

컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, 솔리드 스테이트 디스크(SSD) 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터 간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.The computer-readable recording medium can be any data storage device that can be read by a computer and can store data. For example, the computer-readable recording medium may be a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical disk, a hard disk drive, a flash memory, a solid state disk (SSD), and the like. The computer readable code or program stored in the computer readable recording medium may also be transmitted through a network connected between the computers.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법 및 기록 매체에 의하면, 이동체의 자세 정보를 이용하여 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 보정함으로써, 전자식 빔 조향 방식을 가지는 위상 배열 레이더에서 이동체의 자세에 따른 영향을 최소화하며 표적을 탐지할 수 있다.Thus, according to the target detection method and recording medium of the phased array radar according to an embodiment of the present invention, by using the attitude information of the moving object to correct the elevation angle information and azimuth angle information on the target, the phase array having an electronic beam steering method The radar can detect targets while minimizing the effects of the vehicle's posture.

또한, 모노펄스 레이더에 별도의 수단이나 측정 대상을 구비할 필요없이 이동체의 롤(roll) 구동에 따른 고각 정보 및 방위각 정보에 대한 오차를 보정할 수 있을 뿐만 아니라, 표적에 대하여 이동하는 중에도 표적의 위치를 보다 신뢰성 있게 탐지할 수 있다.In addition, it is possible to correct the error of the elevation information and the azimuth information according to the roll driving of the moving object without having to provide a separate means or a measurement object in the monopulse radar, and also to maintain the target even when moving with respect to the target. Location can be detected more reliably.

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.In the above, although the preferred embodiment of the present invention has been described and illustrated using specific terms, such terms are only for clearly describing the present invention, and the embodiments of the present invention and the terms described are the technical spirit of the following claims. It is obvious that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Such modified embodiments should not be understood individually from the spirit and scope of the present invention, but should fall within the claims of the present invention.

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 전자적으로 빔을 조향하는 위상 배열 레이더로부터 표적을 탐지하기 위한 표적 탐지 방법으로서,
상기 위상 배열 레이더를 탑재하는 이동체의 자세 정보를 이용하여 상기 위상 배열 레이더에 구비된 모노펄스 안테나로부터 입력받은 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정; 및
상기 보정된 고각 정보 및 방위각 정보로부터 표적의 위치를 탐지하는 과정;을 포함하고,
상기 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정은,
상기 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향에 따른 빔 조향 좌표계를 상기 모노펄스 안테나의 배치 방향에 따른 안테나 좌표계로 변환하기 위한 변환 행렬을 산출하는 과정;
상기 변환 행렬로부터 상기 이동체의 자세에 따른 보상각을 산출하는 과정; 및
상기 보상각으로부터 보정된 고각 정보 및 방위각 정보를 산출하는 과정;을 포함하는 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법.
A target detection method for detecting a target from a phased array radar which electronically steers a beam,
Correcting elevation information and azimuth information of a target received from a monopulse antenna provided in the phased array radar by using attitude information of the mobile body on which the phased array radar is mounted; And
Detecting the position of the target from the corrected elevation information and azimuth information;
Correcting the elevation information and azimuth information,
Calculating a transformation matrix for converting a beam steering coordinate system according to the beam steering direction of the monopulse antenna into an antenna coordinate system according to the arrangement direction of the monopulse antenna;
Calculating a compensation angle according to the attitude of the moving object from the transformation matrix; And
And calculating corrected elevation information and azimuth information from the compensation angle.
전자적으로 빔을 조향하는 위상 배열 레이더로부터 표적을 탐지하기 위한 표적 탐지 방법으로서,
상기 위상 배열 레이더를 탑재하는 이동체의 자세 정보를 이용하여 상기 위상 배열 레이더에 구비된 모노펄스 안테나로부터 입력받은 표적에 대한 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정; 및
상기 보정된 고각 정보 및 방위각 정보로부터 표적의 위치를 탐지하는 과정;을 포함하고,
상기 고각 정보 및 방위각 정보를 보정하는 과정은,
상기 모노펄스 안테나의 빔 조향 방향에 따른 빔 조향 좌표계를 상기 모노펄스 안테나의 배치 방향에 따른 안테나 좌표계로 변환하기 위한 변환 행렬을 산출하는 과정;
상기 변환 행렬로부터 상기 이동체의 자세에 따른 고각 방향의 보상각 및 방위각 방향의 보상각을 각각 산출하는 과정; 및
상기 고각 방향의 보상각 및 방위각 방향의 보상각으로부터 각각 보정된 고각 정보 및 방위각 정보를 산출하는 과정;을 포함하는 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법.
A target detection method for detecting a target from a phased array radar that electronically steers a beam,
Correcting elevation information and azimuth information of a target received from a monopulse antenna provided in the phased array radar by using attitude information of the mobile body on which the phased array radar is mounted; And
Detecting the position of the target from the corrected elevation information and azimuth information;
Correcting the elevation information and azimuth information,
Calculating a transformation matrix for converting a beam steering coordinate system according to the beam steering direction of the monopulse antenna into an antenna coordinate system according to the arrangement direction of the monopulse antenna;
Calculating a compensation angle in an elevation direction and an azimuth angle in accordance with the attitude of the moving object from the transformation matrix; And
And calculating corrected elevation information and azimuth information from the compensation angle in the elevation direction and the compensation angle in the azimuth direction, respectively.
청구항 5에 있어서,
상기 변환 행렬(T)은 하기의 수학식 1에 의하여 도출되는 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법.
[수학식 1]
Figure 112019021352748-pat00027

Figure 112019021352748-pat00028

(여기서, El은 상기 모노펄스 안테나의 고각 방향의 빔 조향각, Az는 상기 모노펄스 안테나의 방위각 방향의 빔 조향각, φ는 상기 이동체의 롤(roll) 구동에 따른 회전각, θ는 상기 이동체의 피치(pitch) 구동에 따른 회전각을 나타낸다.)
The method according to claim 5,
The transformation matrix (T) is a target detection method of a phased array radar derived by Equation 1 below.
[Equation 1]
Figure 112019021352748-pat00027

Figure 112019021352748-pat00028

(Where El is the beam steering angle in the elevation direction of the monopulse antenna, Az is the beam steering angle in the azimuth direction of the monopulse antenna, φ is the rotation angle according to the roll driving of the moving object, θ is the pitch of the moving object) (pitch) The rotation angle according to the driving.)
청구항 6에 있어서,
상기 이동체의 자세에 따른 고각 방향의 보상각(γEL)은 하기의 수학식 2에 의하여 도출되고, 상기 이동체의 자세에 따른 방위각 방향의 보상각(γAZ)은 하기의 수학식 3에 의하여 도출되는 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법.
[수학식 2]
Figure 112019021352748-pat00029

[수학식 3]
Figure 112019021352748-pat00030

(여기서, KEL은 고각 방향의 모노펄스 기울기를 나타내고, KAZ는 방위각 방향의 모노펄스 기울기를 나타낸다.)
The method according to claim 6,
The compensation angle γ EL in the elevation direction according to the attitude of the moving object is derived by Equation 2 below, and the compensation angle γ AZ in the azimuth direction according to the attitude of the moving object is derived by Equation 3 below. Target detection method of phased array radar.
[Equation 2]
Figure 112019021352748-pat00029

[Equation 3]
Figure 112019021352748-pat00030

(K EL represents the monopulse slope in the high angle direction and K AZ represents the monopulse slope in the azimuth direction.)
청구항 7에 있어서,
상기 보정된 고각 정보는 하기의 수학식 4에 의하여 도출되는 보정된 고각 방향의 모노펄스 기울기(KEL,C)를 포함하고,
상기 보정된 방위각 정보는 하기의 수학식 5에 의하여 도출되는 보정된 방위각 방향의 모노펄스 기울기(KAZ,C)를 포함하는 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법.
[수학식 4]
Figure 112019021352748-pat00031

[수학식 5]
Figure 112019021352748-pat00032
The method according to claim 7,
The corrected elevation information includes the monopulse slope K EL, C in the corrected elevation direction derived by Equation 4 below.
And the corrected azimuth information includes a monopulse slope (K AZ, C ) in the corrected azimuth direction derived by Equation 5 below.
[Equation 4]
Figure 112019021352748-pat00031

[Equation 5]
Figure 112019021352748-pat00032
청구항 4 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 위상 배열 레이더의 표적 탐지 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체.The recording medium which stored the computer program for performing the target detection method of the phased array radar of any one of Claims 4-8.
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