KR102085204B1 - Hrr 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 시스템은, 하나의 안테나를 이용하여 신호의 송신 및 수신을 교번하여 수행하는 펄스 도플러 레이더와, HRR 파형을 사용하여 표적신호와 클러터신호의 비트주파수를 각각 산출하는 비트주파수 산출부와, 비트주파수의 산출에 따라 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 표적신호와 클러터 신호의 목표 이격거리를 기초로, 클러터 신호가 억압되도록, 송신 주파수 대역폭을 조절하는 대역폭 조절부를 포함하여 이루어진다.

Description

HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 방법 및 시스템{THE METHOD FOR SUPPRESSING CLUTTER SIGNAL OF PULSE-DOPPLER RADAR FOR TRACKING TARGET SIGNAL USING HRR WAVEFORM AND THE SYSTEM THEREOF}
본 발명은 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적 신호 추적을 위해 클러터 신호를 억압하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
레이더는 전자 에너지를 송신한 후에 되돌아오는 반사 신호인 에코(Echo)룰 관측함으로써 목표물의 존재를 탐지하여 표적의 정보를 알려준다.
이 중 펄스 레이더는 한 개의 안테나로 송신/수신을 모두 수행하기 때문에 시분할 방식으로 송신구간 및 수신구간이 나뉘어져 반복된다. 송신 구간에는 수신기를 보호하기 위해 수신게이트를 닫고 반사 신호를 수신하지 않기 때문에 이 구간 동안 아무런 신호도 없는 상태가 되며, 이를 레이더 일식이라 한다.
한편, 도플러 효과는 송신한 신호 ft가 움직이는 표적을 맞고 반사될 경우 표적 운동속도에 따라 주파수 ft±fd 로 변하게 되는 현상이다. 이와 같이 ft±fd 의 주파수로 수신된 신호는 듀플렉서를 통해 검출기에 전달된 신호와 함께 혼합되고 도플러 주파수만 검출된다. 이 후, 도플러 신호는 정지상태의 반사되는 직류성분과 고주파 성분을 제거하고 필요한 신호만 증폭하여 사용된다. 이와 같이 이동 표적에 의해 발생되는 도플러 주파수 편이가 펄스 레이더에 사용될 수 있다.
펄스 도플러 레이더는 거리 해상도를 높이기 위해 송신주파수를 대역폭만큼 가변하는 선형주파수변조(Linear Frequency Modulation) 파형을 사용하기도 하는데 이를 HRR(High Range Resolution) 파형이라고 한다. 한편, HRR 파형 펄스 레이더는 이용 목적에 따라 저고도 표적을 추적하도록 구성될 수 있다. 현재 대부분의 유도 비행체용 펄스 레이더는 유도 비행 이동 방향에서 기 설정된 각도 범위 이내로 초고주파 신호를 방사 및 수신하여 표적을 탐지하도록 구성되어 있으나, 빔 폭이 넓기 때문에 각도 해상도가 좋지 않다는 한계가 있다.
이에, 본 발명의 목적은 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더가 레이더보다 아래에 위치한 표적을 지향함에 따라 클러터 신호와 표적 신호가 혼재되어 수신되는 경우에도 클러터 신호로부터 표적 신호를 탐지할 수 있는 클러터 신호 억압 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 시스템에 의하면, 신호의 송신 및 수신을 교번하여 수행하는 안테나; 상기 HRR 파형을 사용하여 표적신호와 클러터신호의 비트주파수를 각각 산출하는 비트주파수 산출부; 및 비트주파수의 산출에 따라, 상기 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호와 표적신호의 목표 이격거리를 기초로, 상기 클러터 신호가 억압되도록, 송신 주파수 대역폭을 조절하는 대역폭 조절부를 포함하여 이루어진다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 룩 다운 상황에서는 클러터 신호 내에 표적신호가 존재하고, 상기 대역폭 조절부에 의해, 상기 송신구간 내의 동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호와 그에 대응되는 표적신호 간의 이격거리가 상기 목표 이격거리 차이만큼 발생하도록 송신 주파수 대역폭을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 대역폭 조절부에 의한 송신 주파수 대역폭의 조절에 따라 탐지된 표적신호의 정보를 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 대역폭 조절부는, 클러터 신호를 다음 송신구간에 위치하게 하여 일식 현상이 발생되도록, 상기 목표 이격거리 차이만큼 송신 주파수 대역폭을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 클러터 신호에 일식 현상이 적용되는 동안, 동일한 비트주파수를 갖는 표적신호는 수신구간에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적 신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 방법에 의하면, 하나의 안테나를 이용하여 신호의 송신 및 수신을 교번하여 수행하는 펄스 도플러 레이더로부터 레이더 신호를 수신하는 과정; HRR 파형을 사용하여, 수신된 레이더 신호에서 표적신호와 클러터신호의 비트주파수를 산출하는 과정; 비트주파수의 산출에 따라, 상기 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호와 표적신호의 목표 이격거리를 획득하는 과정; 및 획득된 목표 이격거리를 기초로, 대응되는 클러터 신호가 억압되도록, 송신 주파수 대역폭(BW)을 조절하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 송신 주파수 대역폭(BW)을 조절하는 과정은, 동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호와 그에 대응되는 표적신호 간의 이격거리가 상기 목표 이격거리 차이만큼 발생하도록 송신 주파수 대역폭(BW)을 조절하는 과정인 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적 신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 방법 및 시스템에 의하면, 클러터 신호와 표적신호가 혼재된 상황에서, 탐지하고자 하는 표적신호의 비트주파수 주변의 클러터 신호들이 억압되어 표적신호의 탐지가 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 예와 관련하여, 유도 비행체에 적용된 레이더로부터 방출되는 빔, 표적, 및 클러터와 관계를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예와 관련하여, HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더에 적용되어 클러터 신호를 억압하여 표적 신호를 탐지하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 예시 블록도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라, 클러터 신호를 억압하기 위해 송신 주파수 대역폭을 제어하는 구체적인 과정을 보여주는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라, 표적 탐지를 위해 클러터 신호를 억압하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적 신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 방법을 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하겠다.
또한, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 설명되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 즉, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서는, 펄스 도플러 레이더가 HRR 파형을 사용하여 레이더보다 아래에 위치한 표적을 지향하는 경우, 클러터 신호와 표적 신호가 혼재되어 표적신호를 탐지하기 어려운 상황에서, 펄스 도플러 레이더의 일식 현상을 이용하여 클러터 신호를 억압함으로써, 표적 신호 탐지 및 추적을 원활하게 하는 방법을 서술하였다.
여기서, '클러터 신호'는, 레이더 표적 이외의 물체에서 반사되어 수신되는 원치 않는 신호를 모두 포함하는 개념이다. 주로, 지면, 해면, 빗방울 등이 주요 원인이다. 예를 들어, 해면 클러터는 파도의 높이, 풍향, 안테나의 높이에 영향을 받는다. 또한, 빗방울 클러터는 강우, 강설, 안개 등의 영향을 받아 스크린 상에 잡음을 나타낸다. 그리고, 기상 레이더에서는 지면, 항공기 등을 클러터로 처리한다.
또, '펄스 도플러 레이더'는 하나의 안테나를 사용하여 신호를 송신/수신하고, 시분할 방식으로 송신구간과 수신구간을 나누는 레이더이다.
'펄스 도플러 레이더(pulse-doppler radar)'는 반사파의 위상변화 즉, 파의 도플러 효과를 이용한 레이더이며, 전자파 신호파형으로서 방형파에 펄스 변조된 전파를 사용한다.
이하, 도 1은 본 발명의 실시 예와 관련하여, 유도 비행체에 적용된 레이더로부터 방출되는 빔, 표적, 및 클러터의 관계를 보여주는 도면이다.
도 1에서, 유도 비행체(10)에 펄스 도플러 레이더가 장착된다. 펄스 도플러 레이더로부터 방출되는 빔은 저고도 이동표적(30)을 맞고 되돌아온다. 이때, 지면 또는 해면으로 인해 발생된 클러터 신호(20) 내에 이동표적(30)의 표적신호가 간섭을 받게 된다. 그에 따라, 이동표적(30)의 탐지 및 추적이 어렵게 된다.
한편, 본 발명에 따른 구현을 위해, 다음과 같은 조건의 전제가 요구된다.
1) 먼저, 본 발명에서는 펄스 도플러 레이더가 적용된다. 펄스 도플러 레이더는 전술한 바와 같이 하나의 안테나만 존재하므로, 송신과 수신을 교번하여 수행해야한다. 이를 위해, 예를 들어, 시분할 방식으로 신호의 송신구간 및 수신구간이 반복적으로 생성된다.
2) 또한, 송신구간에서 수신 게이트가 차단되어 반사 신호를 수신하지 못하는 레이더 일식(eclipse) 현상이 발생한 상황을 전제한다.
여기에서, 레이더 일식(eclipse) 현상이란, 펄스 도플러 레이더의 신호 송신구간에서 수신 게이트가 차단되어 표적 신호나 클러터 신호 등 반사 신호가 수신되지 않아, 해당 구간에서 아무런 신호가 없는 상태를 의미한다.
3) 또한, 본 발명에서는 펄스 도플러 레이더가 HRR(High Range Resolution) 파형 또는 기법을 사용하는 것을 전제하였다.
HRR(High Range Resolution) 파형에서는, 속도에 의한 주파수와 거리에 의한 주파수가 혼합되어 주파수 영역에 나타난다.
4) 또한, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 펄스 도플러 레이더의 룩 다운(look down) 상황을 전제하였다.
룩 다운(look down) 상황에서는 표적신호를 수신해야하는데, 클러터 신호의 간섭이 커서 표적신호의 탐지 및 추적이 어렵다. 반면, 역으로 룩 업(look up) 상황에서는 HRR 파형을 쓰더라도 클러터 신호 자체가 미약하기 때문에 클러터 신호를 억압할 필요성이 크지 않다.
이하, 도 2는 본 발명의 실시 예와 관련하여, HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더에 적용되어 클러터 신호를 억압하고 표적 신호를 탐지하는 시스템의 구성을 설명하기 위한 예시 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 펄스 도플러 레이더 시스템(100)은, 안테나(110), 수신부(120), 비트주파수 산출부(130), 대역폭 조절부(140), 출력부(150)를 포함하여 이루어질 수 있다. 다만, 이러한 구성요소가 필수적인 것은 아니며, 필요에 따라 다른 구성요소가 더 추가되거나, 또는 전술한 구성요소 중 일부가 다른 구성요소의 기능을 포함한 경우에는 다른 구성요소가 제거될 수도 있다.
본 발명에 따른 펄스 도플러 레이더 시스템(100)은 도 1에 도시된 유도 비행체(10)에 탑재된 장치를 의미한다.
안테나(110)는 신호의 송신 및 수신을 시분할 방식으로 교번하여 수행한다. 그에 따라, 신호의 송신구간 및 수신구간이 교번하여 나타난다.
수신부(120)는 안테나(110)를 통해 표적을 맞고 돌아온 반사신호를 수신할 수 있다. 또한, 수신부(120)는 안테나(110)로부터 방사된 빔이 반사 및 수신되어 획득되는 수신 신호에 대해, 정해진 도플러 해상도 간격으로 필터링하는 도플러 필터링 처리를 수행하여, 수신 신호를 상대거리 및 속도로부터 산출된 비트주파수에 따라 구분할 수 있다.
비트주파수 산출부(130)는, HRR 파형을 사용하여, 수신된 레이더 신호에서 표적신호와 클러터신호의 비트주파수를 산출한다.
HRR 파형을 사용하였을 때, 표적과 클러터의 비트주파수는 다음과 같이 표현할 수 있다.
[수식 1]
Figure 112018091882641-pat00001
여기에서, fbeatTarget 은 표적의 비트주파수이고,fbeatClutter 은 클러터의 비트주파수이다.
표적의 비트주파수를 산출하는 수식에서, RT 는 표적 거리이고, VRLOS 은 시선축방향 레이더 속도를 나타내며, VTLOS 은 시선축방향의 표적속도를 나타내고, C 는 빛의 속도이고, μ는 단위시간당 대역폭을 나타낸다.
클러터의 비트주파수를 산출하는 수식에서, RC 는 클러터 거리이고 VRLOS 은 시선축방향 레이더 속도를 나타내며, VCLOS 는 시선축방향 클러터 속도를 나타내고, C 는 빛의 속도이고, μ는 단위시간당 대역폭을 나타낸다.
한편, 수식 1에서 표적과 클러터의 비트주파수가 동일하다면, 다음의 수식 2로 전개할 수 있다.
[수식 2]
Figure 112018091882641-pat00002
위에서, RT는 표적거리이고, μ는 단위시간당 대역폭이고, VRLOS 은 시선축방향 레이더 속도를 나타내며, VTLOS 은 시선축방향의 표적속도이다. 또, RC는 클러터 거리이고, C 는 빛의 속도이다.
또한, Doffset 는 클러터와 표적 간의 거리 차이고, fdTarget 는 표적의 도플러 주파수이고, T는 HRR 파형 주기이고, BW 는 대역폭을 나타낸다.
위 전개 과정에서, VCLOS 는 클러터의 속도가 0이므로 삭제될 수 있다.
따라서, 다음의 수식 3과 같이 치환될 수 있다.
[수식 3]
Figure 112018091882641-pat00003
여기에서, fdTarget 는 표적의 도플러 주파수이고, VTLOS는 시선축방향의 표적 속도이다. 또, Doffset 는 클러터와 표적 간의 거리 차이고, 이때 RC는 클러터 거리이고, RT는 표적거리이다. 또한, μ는 단위시간당 대역폭이고, T는 HRR 파형 주기이고, BW 는 대역폭을 나타낸다.
위 수식에서 HRR 파형 주기 T는 상수이고, 표적의 이동속도를 알 수 있어서 fdTarget을 계산할 수 있다고 가정하면, 위 식은 최종적으로 대역폭(BW)과 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 표적과 클러터의 거리차(Doffset)의 함수가 된다.
[수식 4]
Figure 112018091882641-pat00004
대역폭 조절부(140)는, 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 표적신호와 클러터 신호의 목표 이격거리를 기초로, 대응되는 클러터 신호가 억압되도록, 송신 주파수 대역폭(BW)을 조절한다.
따라서, 수식 4에서 대역폭(BW)을 조절하여 동일한 비트주파수를 갖는 표적과 클러터의 거리차(Doffset)가 원하는 값이 되도록 할 수 있다.
대역폭 조절부(140)는 표적신호가 전술한 일식 현상이 발생하지 않고 수신구간에 위치하도록 PRF(pulse repetition frequency)를 선택한다. 여기서, PRF(pulse repetition frequency)는 펄스 반복 주파수를 의미한다. 표적속도에 의한 도플러 주파수는 위의 fdTarget 와 관련된 수식을 통해 산출된다. 원하는 표적과클러터의 거리차 Doffset는 일식현상이 되는 위치에서 표적위치를 차감한 값에 해당한다.
구체적으로, 위의 수식 1 내지 수식 4에 따라, Doffset 만큼의 거리차를 갖는 클러터 신호는 표적신호와 같은 비트주파수에 나타난다. 따라서, 대역폭 조절부(140)에 의해 대역폭을 조절함으로써, Doffset 의 값이 일식현상이 일어나는 위치(송신구간)과 표적신호의 위치 차이만큼이 되게 한다.
그러면, 이제는 표적신호와 같은 비트주파수를 갖는 클러터 신호가 일식현상이 발생하는 구간에 위치하게 되며, 이와 같이 억압된 클러터 신호가 펄스 도플러 레이더(110) 또는 수신부(120)에 수신되지 않게 된다.
출력부(150)는 클러터 신호의 억압으로 인해 탐지된 표적/이동표적의 정보를 출력한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 펄스 도플러 레이더가 레이더보다 아래에 위치한 표적을 지향함에 따라 클러터 신호와 표적 신호가 혼재되어 수신되는 경우, 표적과 클러터 간의 거리차를 클러터가 일식현상이 있는 구간에 오도록 변경하여 대역폭을 조절함으로써, 클러터 신호를 억압하고 표적 신호를 정확하게 탐지할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라, 클러터 신호를 억압하기 위해 송신 주파수 대역폭을 제어하는 구체적인 과정을 보여주는 도면들이다.
도 3은 클러터 신호(20) 내에 표적신호(30)가 포함되어 표적신호(30)의 탐지가 어려운 상황에서의 주파수 영역(frequency domain)을 보여주는 도면이다. 여기서, 주파수 영역(frequency domain)은 신호가 주파수 함수로 표시되는 영역을 의미한다. 예를 들어, 푸리에 변환을 통해 주파수에 따른 진폭과 위상의 크기를 선 스펙트럼(line spectrum)으로 나타낼 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 시분할 방식으로 송신구간과 수신구간이 교번하여 나타낸 시간 영역(time domain)으로서, 본 명세서에 개시된 대역폭(BW) 제어가 수행된 것을 보여준다. 여기서, 상기 시간 영역(time domain)은 신호가 시간 함수로 표시되는 영역을 말한다.
도시된 시간 영역(time domain)에서, 송신구간(410a, 410b)과 수신구간(420a, 420b)이 교번하여 나타난다.
도 4에서, 송신구간(410b)은 일식현상이 나타나는 영역이다. 즉, 표적신호(401)와 클러터신호(402) 간에 이격거리가 원하는 목표 이격거리(D)를 만족하도록 클러터신호(402)를 송신구간(410b)에 위치시켰다. 그리하여, 송신구간(410b)에 위치한 클러터신호(402)가 억압됨으로써, 수신구간(420a)에서 표적신호(401)가 탐지될 수 있다.
도 5는 표적신호와 같은 비트주파수를 갖는 클러터 신호가 억압됨(20')에 따라, 표적신호(30)가 탐지되는 환경으로 전환된 주파수 영역(frequency domain)을 보여준다.
이와 같이, 본 발명에서는 거리해상도를 높이기 위해 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더에서, 송신 주파수 대역폭을 조절하여 클러터 신호에만 레이더 일식현상을 발생시킴으로서, 클러터 신호로부터 표적 신호를 분리하여 탐지하는 것이 가능해진다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라, 표적 탐지를 위해 클러터 신호를 억압하는 방법의 과정들을 보여주는 예시 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저 하나의 안테나를 이용하여 신호의 송신 및 수신을 교번하여 수행하는 펄스 도플러 레이더로부터 레이더 신호를 수신하는 과정이 수행된다(601). 다음, HRR 파형을 사용하여, 수신된 레이더 신호에서 표적신호와 클러터신호의 비트주파수를 산출하는 과정을 수행한다(602).
다음, 비트주파수의 산출에 따라, 상기 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호와 표적신호의 목표 이격거리를 획득하는 과정을 수행한다(603).
여기에서, 상기 목표 이격거리란, 비트주파수가 동일한 클러터와 표적의 거리 차가 일식현상이 일어나도록 차이를 두는 거리값을 의미한다. 목표 이격거리는 수신구간에서 표적의 위치와 다음 송신구간의 시작 위치를 고려하여 결정될 수 있다.
이와 같이 획득된 목표 이격거리를 기초로, 대응되는 클러터 신호가 억압되도록, 대역폭(BW)을 조절하는 과정을 수행한다(604). 이와 같은 대역폭(BW) 조절에 따라 해당 비트주파수의 클러터 신호가 억제되므로, 원하는 표적신호의 탐지 및 추적이 가능해진다.
이후, 비록 도시되지는 않았지만, 클러터 신호가 억압된 비트주파수 구간에서 탐지된 표적신호의 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 클러터 신호를 이용한 표적 추적 방법 및 시스템에 의하면, 탐지하고자 하는 표적신호의 비트주파수 주변의 클러터 신호들이 억압되어 클러터 신호와 표적신호가 혼재되어 있는 상황에서도 표적신호의 탐지가 가능해진다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다. 또한, 여기에서 기술된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장매체(예, 단말내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드디스크, 등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예, 단말 내부 마이크로 프로세서)에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 포함되는 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.

Claims (7)

  1. HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적 신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 시스템으로서,
    하나의 안테나를 이용하여 신호의 송신 및 수신을 교번하여 수행하는 펄스 도플러 레이더;
    상기 펄스 도플러 레이더의 송신구간에서, HRR 파형을 사용하여 표적신호와 클러터신호의 비트주파수를 각각 산출하는 비트주파수 산출부;
    비트주파수의 산출에 따라, 상기 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호와 표적신호의 목표 이격거리를 기초로, 상기 클러터 신호가 억압되도록, 송신 주파수 대역폭을 조절하는 대역폭 조절부
    를 포함하고,
    룩 다운 상황에서는 클러터 신호 내에 표적신호가 존재하고,
    상기 대역폭 조절부에 의해, 상기 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호와 그에 대응되는 표적신호 간의 이격거리가 상기 목표 이격거리의 차이만큼 발생하도록 송신 주파수 대역폭을 조절하며,
    상기 대역폭 조절부는, 클러터 신호가 다음 송신구간에 위치하게 하여 일식 현상이 발생되도록, 상기 목표 이격거리의 차이만큼 송신 주파수 대역폭을 조절하는것을 특징으로 하는, HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적 신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대역폭 조절부에 의한 송신 주파수 대역폭의 조절에 따라 탐지된 표적신호의 정보를 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 시스템.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 클러터 신호에 일식 현상이 적용되는 동안, 동일한 비트주파수를 갖는 표적신호는 수신구간에 위치하는 것을 특징으로 하는 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 시스템.
  6. 하나의 안테나를 이용하여 신호의 송신 및 수신을 교번하여 수행하는 펄스 도플러 레이더로부터 레이더 신호를 수신하는 과정;
    HRR 파형을 사용하여, 수신된 레이더 신호에서 표적신호와 클러터신호의 비트주파수를 산출하는 과정;
    비트주파수의 산출에 따라, 상기 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호와 표적신호의 목표 이격거리를 획득하는 과정;
    획득된 목표 이격거리를 기초로, 대응되는 클러터 신호가 억압되도록, 송신 주파수 대역폭(BW)을 조절하는 과정; 및
    룩 다운 상황에서 클러터 신호 내에 표적신호가 존재하고, 상기 표적신호와 동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호를 다음 송신구간에 위치하게 하여 레이더 일식 현상이 발생되도록, 상기 목표 이격거리의 차이 만큼 송신 주파수 대역폭을 조절하는 과정
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 송신 주파수 대역폭(BW)을 조절하는 과정은,
    동일한 비트주파수를 갖는 클러터 신호와 그에 대응되는 표적신호 간의 이격거리가 상기 목표 이격거리의 차이만큼 발생하도록 송신 주파수 대역폭(BW)을 조절하는 과정인 것을 특징으로 하는 HRR 파형을 사용하는 펄스 도플러 레이더의 표적신호 추적을 위한 클러터 신호 억압 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000147100A (ja) * 1998-11-16 2000-05-26 Mitsubishi Electric Corp パルスドップラレーダ装置
JP2009250670A (ja) * 2008-04-02 2009-10-29 Mitsubishi Electric Corp パルスドップラレーダ装置
JP2011252831A (ja) * 2010-06-03 2011-12-15 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
KR20130081527A (ko) * 2012-01-09 2013-07-17 포항공과대학교 산학협력단 레이더 신호를 이용한 표적 식별 방법 및 장치
KR20170068950A (ko) * 2015-12-10 2017-06-20 김영욱 Fmcw 레이더 및 이를 이용한 fmcw 레이더의 간섭 회피 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000147100A (ja) * 1998-11-16 2000-05-26 Mitsubishi Electric Corp パルスドップラレーダ装置
JP2009250670A (ja) * 2008-04-02 2009-10-29 Mitsubishi Electric Corp パルスドップラレーダ装置
JP2011252831A (ja) * 2010-06-03 2011-12-15 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
KR20130081527A (ko) * 2012-01-09 2013-07-17 포항공과대학교 산학협력단 레이더 신호를 이용한 표적 식별 방법 및 장치
KR20170068950A (ko) * 2015-12-10 2017-06-20 김영욱 Fmcw 레이더 및 이를 이용한 fmcw 레이더의 간섭 회피 방법

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