KR102088426B1 - 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법 - Google Patents

이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102088426B1
KR102088426B1 KR1020180119922A KR20180119922A KR102088426B1 KR 102088426 B1 KR102088426 B1 KR 102088426B1 KR 1020180119922 A KR1020180119922 A KR 1020180119922A KR 20180119922 A KR20180119922 A KR 20180119922A KR 102088426 B1 KR102088426 B1 KR 102088426B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
feature vector
signal
distance
radar
target
Prior art date
Application number
KR1020180119922A
Other languages
English (en)
Inventor
이종훈
김상동
김봉석
Original Assignee
재단법인대구경북과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인대구경북과학기술원 filed Critical 재단법인대구경북과학기술원
Priority to KR1020180119922A priority Critical patent/KR102088426B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102088426B1 publication Critical patent/KR102088426B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/024—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using polarisation effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/36—Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법이 개시된다. 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법은 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 타겟의 공간 스펙트럼을 추출하는 단계; 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 추출된 도플러 스펙트럼과 상기 공간 스펙트럼을 이용하여 2차원의 레이더 특성맵을 결정하는 단계; 상기 2차원의 레이더 특성맵에 공간적인 신호 처리 및 시간적인 신호 처리를 함께 적용함으로써 클러터 성분 또는 재머(Jammer) 성분을 제거하는 단계; 및 상기 클러터 성분 또는 재머 성분이 제거된 2차원의 레이더 특성맵에 잡음에 따른 임계값을 적용함으로써 상기 타겟을 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING A TARGET OF DUAL POLARIZATION RADAR}
본 발명은 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이중 편파 레이더 신호에 타겟의 편파 의존성을 고려한 가중치를 적용하는 편파 다각화(Polarization diversity)와 공간-시간 적응 프로세싱(Space-Time Adaptive Processing, STAP) 방법을 적용함으로써 타겟의 탐지 성능 및 인식 성능을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 모노펄스 레이더는 모노펄스 레이더에 수신된 레이더 신호의 합(
Figure 112018099164912-pat00001
) 성분과 차이(
Figure 112018099164912-pat00002
) 성분을 이용하여 간단하게 타겟의 위치 정보를 획득할 수 있다. 그러나 지상에 존재하는 타겟의 주변에 존재하는 클러터 성분은 모노펄스 레이더의 타겟 탐지 성능을 열화 시키는 문제를 발생시킬 수 있다.
또한, 기존의 단일 편파를 사용하는 모노펄스 레이더의 각도 정밀도를 향상시키기 위해서는 수신 채널의 수를 증가시키는 방법이 필요하나, 수신 채널의 수를 증가시키면 레이더 시스템의 크기 및 비용이 증가하는 문제도 함께 발생할 수 있다.
따라서, 이와 같이 타겟의 주변에 존재하는 클러터 성분의 의한 타겟 탐지 성능의 열화와 레이더 시스템의 크기 및 비용의 증가를 효과적으로 제거하기 위하여 이중 편파를 사용하는 모노펄스 레이더에서 클러터 성분을 제거 또는 회피하여 타겟 탐지 성능을 향상시키는 기술이 요구된다.
본 발명은 레이더를 이용한 센서 분야에서, 이중 편파 레이더를 이용하여 지상의 타겟을 탐지하고, 인식하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 이중 편파 레이더에서 이중 편파를 이용한 편파 다각화와 공간-시간 적응 프로세싱 방법을 적용함으로써 타겟의 탐지 성능 및 인식 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법은 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 타겟의 공간 스펙트럼을 추출하는 단계; 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 추출된 도플러 스펙트럼과 상기 공간 스펙트럼을 이용하여 2차원의 레이더 특성맵을 결정하는 단계; 상기 2차원의 레이더 특성맵에 공간적인 신호 처리 및 시간적인 신호 처리를 함께 적용함으로써 클러터 성분 또는 재머(Jammer) 성분을 제거하는 단계; 및 상기 클러터 성분 또는 재머 성분이 제거된 2차원의 레이더 특성맵에 잡음에 따른 임계값을 적용함으로써 상기 타겟을 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 추출된 거리 스펙트럼에 기초하여 1차원의 거리 프로파일을 생성하는 단계; 및 상기 1차원의 거리 프로파일 내에 포함된 거리 빈(Range Bin)에 대응하는 거리 스펙트럼의 크기에 기초하여 상기 타겟이 존재하는 거리 빈을 추정하는 단계를 더 포함하고, 상기 클러터 성분 또는 재머 성분을 제거하는 단계는 상기 타겟이 존재하는 것으로 추정된 거리 빈에 대응하는 2차원의 레이더 특성맵에 공간적인 신호 처리 및 시간적인 신호 처리를 함께 적용함으로써 클러터 성분 또는 재머 성분을 제거할 수 있다.
상기 공간 스펙트럼을 추출하는 단계는 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호에 상기 타겟의 형태(Shape) 및 정렬(Orientation)을 고려한 가중치를 적용함으로써 상기 공간 스펙트럼을 추출할 수 있다.
상기 생성된 1차원의 거리 프로파일에 고해상도의 주파수 분석을 수행함으로써 상기 타겟이 존재하는 고해상도의 거리 프로파일(High Resolution Range Profile, HRRP)을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법은 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 식별된 고해상도의 거리 프로파일(High Resolution Range Profile, HRRP)로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터를 추출하는 단계; 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 생성된 수평 편파 신호에 대한 방위각-고도각 각도맵 및 수직 편파 신호에 대한 방위각-고도각 각도맵으로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터를 추출하는 단계; 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 식별된 도플러 스펙트럼으로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터를 미리 설정된 기준 특징 벡터와 비교함으로써 상기 타겟의 종류를 인식하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 거리 특징 벡터를 추출하는 단계는 상기 고해상도의 거리 프로파일에 포함된 복수의 피크들에 대응하는 거리 빈, 상기 복수의 피크들에 대응하는 거리 빈 사이의 간격, 상기 거리 빈의 크기 분포 및 산란점의 개수를 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터를 추출할 수 있다.
상기 각도 특징 벡터를 추출하는 단계는 상기 방위각-고도각 각도맵에서의 산란분포 형태, 개별 산란군의 개수, 제1 산란군의 면적, 제1 산란군과 제2 산란군 사이의 중심 거리를 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터를 추출할 수 있다.
상기 도플러 특징 벡터를 추출하는 단계는 상기 도플러 스펙트럼에 포함된 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수, 상기 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수 간의 중심 거리 및 상기 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수 대역폭을 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터를 추출할 수 있다.
상기 타겟의 종류를 인식하는 단계는 탐지하고자 하는 타겟의 형태 및 정렬에 기초하여 상기 추출된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터에 서로 다른 가중치를 부여하고, 상기 미리 설정된 기준 특징 벡터와의 상관성을 이용하여 상기 타겟의 종류를 인식할 수 있다.
상기 상관성은 상기 서로 다른 가중치가 부여된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터와 상기 미리 설정된 기준 특징 벡터 사이의 유클리드 거리를 계산함으로써 판단될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치는 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 타겟의 공간 스펙트럼을 추출하고, 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 추출된 도플러 스펙트럼과 상기 공간 스펙트럼을 이용하여 2차원의 레이더 특성맵을 결정하며, 상기 2차원의 레이더 특성맵에 공간적인 신호 처리 및 시간적인 신호 처리를 함께 적용함으로써 주파수 영역의 클러터 성분 또는 재머(Jammer) 성분을 제거하고, 상기 클러터 성분 또는 재머 성분이 제거된 2차원의 레이더 특성맵에 잡음에 따른 임계값을 적용함으로써 상기 타겟을 탐지할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 추출된 거리 스펙트럼에 기초하여 1차원의 거리 프로파일을 생성하고, 상기 1차원의 거리 프로파일 내에 포함된 거리 빈(Range Bin)에 대응하는 거리 스펙트럼의 크기에 기초하여 상기 타겟이 존재하는 거리 빈을 추정하며, 상기 타겟이 존재하는 것으로 추정된 거리 빈에 대응하는 2차원의 레이더 특성맵에 공간적인 신호 처리 및 시간적인 신호 처리를 함께 적용함으로써 클러터 성분 또는 재머 성분을 제거할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호에 상기 타겟의 형태(Shape) 및 정렬(Orientation)을 고려한 가중치를 적용함으로써 상기 공간 스펙트럼을 추출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 생성된 1차원의 거리 프로파일에 고해상도의 주파수 분석을 수행함으로써 상기 타겟이 존재하는 고해상도의 거리 프로파일(High Resolution Range Profile, HRRP)을 추정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치는 상기 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 타겟을 인식하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 식별된 고해상도의 거리 프로파일(High Resolution Range Profile, HRRP)로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터를 추출하고, 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 생성된 수평 편파 신호에 대한 방위각-고도각 각도맵 및 수직 편파 신호에 대한 방위각-고도각 각도맵으로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터를 추출하며, 상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 식별된 도플러 스펙트럼으로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터를 추출하고, 상기 추출된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터를 미리 설정된 기준 특징 벡터와 비교함으로써 상기 타겟의 종류를 인식할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 고해상도의 거리 프로파일에 포함된 복수의 피크들에 대응하는 거리 빈, 상기 복수의 피크들에 대응하는 거리 빈 사이의 간격, 상기 거리 빈의 크기 분포 및 산란점의 개수를 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터를 추출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 방위각-고도각 각도맵에서의 산란분포 형태, 개별 산란군의 개수, 제1 산란군의 면적, 제1 산란군과 제2 산란군 사이의 중심 거리를 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터를 추출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 도플러 스펙트럼에 포함된 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수, 상기 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수 간의 중심 거리 및 상기 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수 대역폭을 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터를 추출할 수 있다.
상기 프로세서는 탐지하고자 하는 타겟의 형태 및 정렬에 기초하여 상기 추출된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터에 서로 다른 가중치를 부여하고, 상기 미리 설정된 기준 특징 벡터와의 상관성을 이용하여 상기 타겟의 종류를 인식할 수 있다.
상기 상관성은 상기 서로 다른 가중치가 부여된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터와 상기 미리 설정된 기준 특징 벡터 사이의 유클리드 거리를 계산함으로써 판단될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 이중 편파 레이더에서 이중 편파를 이용한 편파 다각화와 공간-시간 적응프로세싱 방법을 적용함으로써 타겟의 탐지 성능 및 인식 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 이중 편파 레이더에서 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호에 대한 다양한 특징 벡터를 추출하고, 추출된 특징 벡터를 이용하여 타겟의 종류를 정확하게 인식할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더를 이용한 타겟의 탐지 및 인식의 개념도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더의 타겟 탐지 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 모노펄스 기반 공간-시간 적응 프로세싱(STAP) 및 STAP 상에서 클러터 제거 후 타겟 탐지 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 모노펄스 레이더의 타겟 인식 알고리즘을 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 이중 편파 레이더(100)는 송신기(110), 송수신 안테나(120), 수신기(130), 파형제어기(140) 및 레이더 신호 처리기(150)로 구성될 수 있다. 파형제어기(140)는 송수신 안테나(120)를 통해 송신될 레이더 신호의 파형을 변조시키는데 필요한 신호 폭, 신호 반복 주기, 샘플 길이 등과 같은 파형 파라미터를 발생시킬 수 있다. 송신기(110)는 파형제어기(140)로부터 입력된 파형 파라미터에 기초하여 믹서를 통해 기저신호를 주파수 변조 또는 펄스 변조시킨 후 송수신 안테나(120)를 이용하여 변조된 레이더 신호를 송신할 수 있다.
송신된 레이더 신호는 타겟에 의해 반사되어 다시 송수신 안테나(120)를 통해 수신될 수 있으며, 수신기(130)는 수신된 레이더 신호의 합(
Figure 112018099164912-pat00003
) 성분과 차이(
Figure 112018099164912-pat00004
) 성분을 출력할 수 있다. 레이더 신호 처리기(150)는 수신된 레이더 신호가 임계 값 이상인 타겟에 대해서 합(
Figure 112018099164912-pat00005
) 성분과 차이(
Figure 112018099164912-pat00006
) 성분의 상대적인 비율 값 (
Figure 112018099164912-pat00007
)을 계산함으로써 타겟의 위치를 찾을 수 있다.
여기서, 상대적인 비율 값
Figure 112018099164912-pat00008
은 정규화 된 값을 가질 수 있는데, 일례로,
Figure 112018099164912-pat00009
는 -0.5에서 +0.5 사이의 범위 내에 존재하고, 타겟의 추정 각도
Figure 112018099164912-pat00010
는 상대적인 비율 값
Figure 112018099164912-pat00011
에 선형적으로 비례할 수 있다. 즉,
Figure 112018099164912-pat00012
이다. 이때, 이중 편파 레이더(100)의 추정 각도의 범위는 송수신 안테나(120)에 포함된 수신채널 안테나의 간격에 의해서 결정될 수 있다. 예를 들어, 수신 채널 안테나의 간격(d)이 동작파장 즉, 송신된 레이더 신호에 대한 파장의 절반(1/2)이면 이중 편파 레이더(100)의 추정 각도의 범위는
Figure 112018099164912-pat00013
에서
Figure 112018099164912-pat00014
일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더를 이용한 타겟의 탐지 및 인식의 개념도를 도시한 도면이다.
본 발명의 이중 편파 레이더(100)는 종래의 단일 편파 레이더 신호를 이용한 레이더 방식에 비해 각도 정밀도를 향상시키고, 우수한 각도 정밀도를 기반으로 한 공간-시간 적응 프로세싱을 통해서 보다 정밀한 2차원 공간-시간 특성맵을 구성할 수 있다. 이중 편파 레이더(100)는 이와 같이 구성된 정밀한 2차원 공간-시간 특성맵에서 클러터 신호와 간섭 신호를 제거함으로써 다양한 클러터 성분에 의해서 가려진 타겟을 정확하게 추출할 수 있다.
이를 위해 이중 편파 레이더(100)는 수신기(130)를 통해 수신된 수평 편파 신호 또는 수직 편파 신호에 대해서 합(
Figure 112018099164912-pat00015
) 성분과 차이(
Figure 112018099164912-pat00016
) 성분을 출력할 수 있다. 즉, 이중 편파 레이더(100)는 수신기(130)를 통해 수평 편파-합성분(
Figure 112018099164912-pat00017
), 수평 편파-방위각 차이 성분(
Figure 112018099164912-pat00018
), 수평 편파-고도각 차이 성분(
Figure 112018099164912-pat00019
) 그리고 수직 편파-합성분(
Figure 112018099164912-pat00020
), 수직 편파-방위각 차이 성분(
Figure 112018099164912-pat00021
), 수직 편파-고도각 차이 성분(
Figure 112018099164912-pat00022
)을 출력할 수 있으며, 이와 같이 출력된 6개의 이중 편파 수신 신호를 이용하여 레이더 신호 처리기(150)는 타겟을 정확하게 탐지하고 인식할 수 있다.
이때, 본 발명의 레이더 신호 처리기(150)는 타겟의 형태(Shape)와 정렬(Orientation) 등에 의해서 수직 편파 신호와 수평 편파 신호에 대한 가중치를 적용하는 편파 다각화(Polarization diversity)를 적용할 수 있다.
일례로, 레이더 신호 처리기(150)는 수직 편파 신호와 수평 편파 신호에 가중치를 적용함에 있어 다음과 같이 순수수직단면적(Net vertical cross-sectional area)과 순수수평단면적(Net horizontal cross-sectional area)를 고려할 수 있다. 이때, 순수수직단면적과 순수수직단면적의 합은 타겟의 순수단면적이 되고, 순수단면적은 1이 되도록 정규화 될 수 있다.
여기서 순수수직단면적은 대략적으로 모델링된 타겟의 사각단면적 중에서 순수하게 수직으로 돌출 또는 함몰된 영역의 단면적으로 정의되고, 순수수평단면적은 상기 모델링된 타겟의 사각단면적 중에서 순수수직단면적을 제외한 순수한 수평단면적에 해당되는 단면적으로 정의될 수 있다.
따라서, 레이더 신호 처리기(150)는 수평 편파 신호의 경우, 타겟의 형태와 정렬을 고려하기 위해서 타겟의 단면적에 해당하는 가로의 길이/순수수직단면적 만큼의 가중치를 부여하고, 수직 편파 신호의 경우, 타겟의 단면적에 해당되는 세로의 길이/순수수평단면적 만큼의 가중치를 부여할 수 있다.
그리고 레이더 신호 처리기(150)는 이와 같이 타겟 별 편파 특성이 고려된 수직 편파 신호와 수평 편파 신호를 이용하여 공간산란특성, 도플러산란특성 등 다양한 편파 의존적인 레이더 특징 벡터를 추출함으로써 타겟과 클러터를 분리할 수 있다.
구체적으로 이중 편파 레이더(100)는 수신기(130)를 통해 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호에 대한 합 성분, 방위각 차이 성분 및 고도각 차이 성분을 출력할 수 있다. 그리고 이중 편파 레이더(100)는 레이더 신호 처리기(150)를 통해 타겟의 각도를 추정하기 위하여 6개의 이중 편파 수신 신호를 이용하여 수평 편파 신호의 합-차이 상대값 및 수직 편파 신호의 합-차이 상대값을 계산할 수 있다.
<식 1>
Figure 112018099164912-pat00023
여기서, 식 1은 수평 편파 신호에 대한 방위각 합-차이 상대값을 나타낸다.
<식 2>
Figure 112018099164912-pat00024
여기서, 식 2는 수평 편파 신호에 대한 고도각 합-차이 상대값을 나타낸다.
<식 3>
Figure 112018099164912-pat00025
여기서, 식 3은 수직 편파 신호에 대한 방위각 합-차이 상대값을 나타낸다.
<식 4>
Figure 112018099164912-pat00026
여기서, 식 4는 수직 편파 신호에 대한 고도각 합-차이 상대값을 나타낸다.
타겟의 각도 즉, 타겟의 방위각 및 고도각은 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호에 대한 2개의 방위각 성분 및 2개의 고도각 성분으로부터 추정될 수 있다. 따라서, 타겟의 방위각
Figure 112018099164912-pat00027
은
Figure 112018099164912-pat00028
와
Figure 112018099164912-pat00029
로부터, 그리고 고도각
Figure 112018099164912-pat00030
은
Figure 112018099164912-pat00031
와
Figure 112018099164912-pat00032
로부터 계산할 수 있으며, 타겟 별로 편파에 따른 산란특성이 다르기 때문에 편파 의존성에 대한 가중치를 고려한 편파다각화를 통해서 다음의 식 5 및 식 6과 같이 추정할 수 있다.
<식 5>
Figure 112018099164912-pat00033
<식 6>
Figure 112018099164912-pat00034
다음으로 레이더 신호 처리기(150)는 수평 성분 및 수직 성분의 거리 프로세싱단에서 수신기(130)의 수평 편파-합성분(
Figure 112018099164912-pat00035
)과 수직 편파-합성분(
Figure 112018099164912-pat00036
)을 각각 주파수 변환함으로써 수평 편파-거리 스펙트럼(H-Range spectrum)과 수직 편파-거리 스펙트럼(V-Range spectrum)을 획득할 수 있다. 그리고 유사한 방법으로 레이더 신호 처리기(150)는 수평 성분 및 수직 성분의 도플러 프로세싱단에서 거리 빈 기준으로 시간영역으로 누적된 수평 편파-합성분(
Figure 112018099164912-pat00037
)과 수직 편파-합성분(
Figure 112018099164912-pat00038
)을 각각 주파수 변환함으로써 수평 편파-도플러 스펙트럼(H-Doppler spectrum)과 수직 편파-도플러 스펙트럼(V-Doppler spectrum)을 획득할 수 있다.
레이더 신호 처리기(150)는 타겟 탐지 프로세싱단에서 상기 획득된 2개의 거리 스펙트럼과 2개의 도플러 스펙트럼에 임계값을 적용함으로써 최종적으로 타겟을 탐지할 수 있다. 이후 레이더 신호 처리기(150)는 최종적으로 탐지된 타겟들 중 실제 탐지를 원하는 타겟과 다른 장애물을 구별하기 위하여 이중 편파 신호에 대한 공간(각도) 스펙트럼, 거리 스펙트럼, 도플러 스펙트럼에 상대적인 가중치와 비율을 적용함으로써 다양한 레이더 특징 벡터를 구할 수 있다. 그리고나서 레이더 신호 처리기(150)는 상기와 같이 구해진 레이더 특징 벡터와 타겟에 대한 기준 특징 벡터 사이의 상관값을 비교함으로써 실제 탐지를 원하는 타겟의 종류를 보다 정확하게 인식할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 레이더의 타겟 탐지 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 이중 편파 레이더(100)의 레이더 신호 처리기(150)는 타겟 탐지 프로세싱단 블록에서 편파 다각화 프로세싱단과 고정확도 각도 추정단을 거쳐서 타겟의 각도를 정확하게 추정할 수 있다. 이때, 편파 다각화 프로세싱은 이중 편파 레이더(100)의 수신기(130)를 통해 출력된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호에 대해 타겟의 편파 의존성을 고려하여 가중치를 적용하는 것을 의미할 수 있고, 고정확도 각도 추정은 이와 같이 편파 다각화 프로세싱이 적용된 이중 편파 신호의 합 성분과 차이 성분을 상기의 식 5 내지 식 6과 같이 선형적으로 추정함으로써 공간 스펙트럼을 추출하는 것을 의미할 수 있다.
레이더 신호 처리기(150)는 공간-시간 적응 프로세싱(Space-Time Adaptive Processing, 이하 STAP)단에서 고정확도 각도 추정단의 출력된 공간 스펙트럼과 도플러 프로세싱단의 출력된 도플러 스펙트럼을 결합한 2차원의 레이더 특성 맵을 구성할 수 있다. 이후 레이더 신호 처리기(150)는 STAP단에서 클러터 신호 성분 또는 재머 신호 성분을 제거할 수 있다.
일례로, 도 4의 (a)는 STAP 단에서 공간 스펙트럼과 도플러 스펙트럼을 결합한 2차원의 레이더 특성 맵을 구성한 예일 수 있다. 도 4의 (a)에서 볼 수 있듯이 2차원의 레이더 특성 맵에서 X 축은 정규화된 공간 주파수이고, Y 축은 정규화된 도플러 주파수를 나타낸다. 이때, 2차원의 레이더 특성 맵에서 대각선 방향의 신호 성분이 존재하는데 이 성분이 클러터 신호 성분이고, X 축 방향 또는 Y 축 방향의 일정한 신호 성분은 의도적인 신호 성분인 재머(Jammer) 신호 성분일 수 있다.
그리고 도 4의 (b)는 STAP 단에서 구성된 2차원의 레이더 특성 맵에서 클러터 신호 성분 또는 재머 신호 성분이 제거된 결과를 보여준다. 도 4의 (b)에서 볼 수 있듯이 대각선 방향의 클러터 신호 성분 및 재머 신호 성분이 제거되고 원하는 타겟의 레이더 신호가 정확히 탐지되는 것을 확인할 수 있다.
레이더 신호 처리기(150)는 클러터 신호 성분 및 재머 신호 성분이 제거된 2차원의 레이더 특성 맵에 잡음에 따른 임계값을 능동적으로 적용하기 위하여 적응형 임계값을 설정함으로써 최종적으로 타겟을 탐지하고 탐지 플래그를 출력할 수 있다.
한편, 이중 편파 레이더(100)의 레이더 신호 처리기(150)는 STAP를 통해 처리될 데이터 양과 연산 시간을 줄이기 위하여 타겟에 해당하는 거리 빈에 한정할 수 있다. 이를 위해 레이더 신호 처리기(150)는 거리 프로세싱단의 출력인 1차원의 거리 프로파일(Range Profile)에서 일정한 범위 내의 오류율을 갖기 위하여 CFAR(Constant False Alarm Rate)을 적용하여 타겟에 해당하는 거리 빈을 추정할 수 있다.
또한, 레이더 신호 처리기(150)는 정확한 타겟의 거리 빈을 추정하기 위하여 1차원의 거리 프로파일에 MUSIC(MUltiple SIgnal Classifier) 또는 ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique)와 같은 초고해상도 주파수 검출 알고리즘을 적용하여 1차원의 고해상도 거리 프로파일(High Resolution Range Profile, HRRP)을 생성할 수 있다. 그리고나서 레이더 신호 처리기(150)는 생성된 1차원의 고해상도 거리 프로파일을 이용함으로써 보다 정확한 타겟의 거리 빈을 추정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 편파 모노펄스 레이더의 타겟 인식 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 이중 편파 레이더(100)의 레이더 신호 처리기(150)는 거리 프로세싱 단의 출력인 수평 편파 신호 또는 수직 편파 신호에 대해 MUSIC 또는 ESPRIT와 같은 초고해상도 주파수 검출 알고리즘을 적용하여 1차원의 고해상도 거리 프로파일을 획득할 수 있다. 이후 레이더 신호 처리기(150)는 1차원의 고해상도 거리 프로파일에서 첫번째 피크의 거리 빈, 두번째 피크의 거리 빈, 거리 빈의 크기 분포와 산란점의 개수, 첫번째 피크의 거리 빈과 두번째 피크의 거리 빈 사이의 간격 등과 같은 거리 파라미터를 식별할 수 있다. 여기서 거리 빈의 크기 분포는 최대크기 대응하는 거리 빈의 크기 대비 3dB 또는 10dB의 크기에 해당되는 3dB 거리 빈의 간격 또는 10dB 거리 빈의 간격을 의미할 있다. 또한 산란점의 개수는 상기 3dB 거리 빈 또는 10dB 거리 빈에서의 피크의 최대 개수를 의미할 수 있다.
이후 레이더 신호 처리기(150)는 식별된 거리 파라미터에 대한 통계 값을 이용하여 수평 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터 및 수직 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터를 추출할 수 있다. 이때, 통계 값은 평균과 분산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 레이더 신호 처리기(150)는 각도 프로세싱 단을 통해 이중 편파 신호에 따른 수평 편파 신호의 방위각-고도각 2차원 각도맵 및 수직 편파 신호의 방위각-고도각 2차원 각도맵을 생성할 수 있다. 이후 레이더 신호 처리기(150)는 상기 생성된 방위각-고도각 2차원 각도맵에서 산란점의 2차원 산란 분포 형태, 개별 2차원 산란군(Scattering group)의 개수, 첫번째 2차원 산란군의 면적, 첫번째 산란군과 두번째 산란군 사이의 중심거리 등의 각도 파라미터를 식별하고, 식별된 각도 파라미터에 대한 통계 값을 이용하여 수평 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터 및 수직 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터를 추출할 수 있다. 이때, 통계 값은 평균과 분산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 레이더 신호 처리기(150)는 도플러 프로세싱 단을 통해 이중 편파 신호에 따른 도플러 스펙트럼 및 마이크로도플러 스펙트럼을 생성할 수 있다. 먼저, 레이더 신호 처리기(150)는 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호의 도플러 스펙트럼에서 첫번째 피크의 도플러 주파수, 두번째 피크의 도플러 주파수, 첫번째 피크의 도플러 주파수와 두번째 피크의 도플러 주파수 사이의 중심 거리, 첫번째 피크의 도플러 주파수에 대한 3dB 대역폭 또는 10dB 대역폭, 두번째 피크의 도플러 주파수 대역폭 등의 도플러 파라미터를 식별할 수 있다. 그러고 나서 레이더 신호 처리기(150)는 식별된 도플러 파라미터에 대한 통계 값을 이용하여 수평 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터 및 수직 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터를 추출할 수 있다.
다음으로 레이더 신호 처리기(150)는 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호의 마이크로 도플러 스펙트럼에서 첫번째 피크의 마이크로도플러 주파수, 두번째 피크의 마이크로도플러 주파수, 첫번째 피크의 마이크로도플러 주파수와 두번째 피크의 마이크로도플러 주파수 사이의 중심 거리, 첫번째 피크의 마이크로도플러 주파수 대역폭, 두번째 피크의 마이크로도플러 주파수 대역폭 등의 마이크로 도플러 파라미터를 식별할 수 있다. 그러고나서 레이더 신호 처리기(150)는 식별된 마이크로 도플러 파라미터에 대한 통계 값을 이용하여 수평 편파 신호에 대한 마이크로도플러 특징 벡터 및 수직 편파 신호에 대한 마이크로도플러 특징 벡터를 추출할 수 있다. 이때, 통계 값은 평균과 분산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 레이더 신호 처리기(150)는 실제 탐지를 원하는 타겟과 다른 장애물을 구별하기 위하여 특정한 타겟에 대해 이중 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터, 공간 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터를 기준 특징 벡터로서 미리 획득할 수 있다. 이와 같은 기준 특징 벡터는 이중 편파 레이더(100) 내부 또는 외부에 저장될 수 있다.
이후 레이더 신호 처리기(150)는 타겟 인식 프로세싱 블록에서 탐지된 타겟으로부터 추출된 특징 벡터들에 대해 미리 획득된 기준 특징 벡터와의 상관성을 계산함으로써 탐지된 타겟들 중 실제 탐지를 원하는 타겟의 종류와 동일한 타겟을 인식할 수 있다. 이때, 이중 편파 레이더(100)는 추출된 특징 벡터들과 기준 특징 벡터 사이의 상관성을 두 특징 벡터 간의 유클리드 거리를 계산함으로써 판단할 수 있다.
이때, 레이더 신호 처리기(150)는 타겟 인식 프로세싱을 수행함에 있어 탐지하고자 하는 타겟의 형태 및 정렬에 기초하여 추출된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터에 서로 다른 가중치를 부여할 수 있다. 그리고 레이더 신호 처리기(150)는 서로 다른 가장치가 부여된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터에 대해 기준 특징 벡터와의 상관성을 이용함으로써 실제 탐지를 원하는 타겟의 종류와 동일한 타겟을 인식할 수 있다.
추가적으로 이중 편파 레이더(100)의 레이더 신호 처리기(150)는 타겟 인식 프로세싱 블록에서 실제 탐지를 원하는 타겟을 인식한 후 보다 정밀한 타겟의 위치를 추정하거나 인식된 타겟의 주요 부위를 세밀하게 식별할 수 있다. 이를 위해 이중 편파 레이더(100)는 1차원의 고해상도 프로파일을 통해 미리 결정된 초점 특징 벡터(Aiming Point feature vector)를 이용하여 인식된 타겟의 주요 부위 또는 탐지를 원하는 정밀 부위를 찾을 수 있다. 그리고 이중 편파 레이더(100)는 최종적으로 1차원의 고해상도 프로파일과 방위각-고도각 2차원 각도맵을 통해 타겟의 정밀 거리 값 뿐만 아니라 2차원 위치 정보 즉, 타겟의 방위각과 고도각을 정밀하게 추정할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
도 1

Claims (20)

  1. 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 타겟의 공간 스펙트럼을 추출하는 단계;
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 추출된 도플러 스펙트럼과 상기 공간 스펙트럼을 이용하여 2차원의 레이더 특성맵을 결정하는 단계;
    상기 2차원의 레이더 특성맵에 공간적인 신호 처리 및 시간적인 신호 처리를 함께 적용함으로써 클러터 성분 또는 재머(Jammer) 성분을 제거하는 단계; 및
    상기 클러터 성분 또는 재머 성분이 제거된 2차원의 레이더 특성맵에 잡음에 따른 임계값을 적용함으로써 상기 타겟을 탐지하는 단계
    를 포함하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 추출된 거리 스펙트럼에 기초하여 1차원의 거리 프로파일을 생성하는 단계; 및
    상기 1차원의 거리 프로파일 내에 포함된 거리 빈(Range Bin)에 대응하는 거리 스펙트럼의 크기에 기초하여 상기 타겟이 존재하는 거리 빈을 추정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 클러터 성분 또는 재머 성분을 제거하는 단계는,
    상기 타겟이 존재하는 것으로 추정된 거리 빈에 대응하는 2차원의 레이더 특성맵에 공간적인 신호 처리 및 시간적인 신호 처리를 함께 적용함으로써 클러터 성분 또는 재머 성분을 제거하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공간 스펙트럼을 추출하는 단계는,
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호에 상기 타겟의 형태(Shape) 및 정렬(Orientation)을 고려한 가중치를 적용함으로써 상기 공간 스펙트럼을 추출하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 생성된 1차원의 거리 프로파일에 고해상도의 주파수 분석을 수행함으로써 상기 타겟이 존재하는 고해상도의 거리 프로파일(High Resolution Range Profile, HRRP)을 추정하는 단계
    를 더 포함하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  5. 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 식별된 고해상도의 거리 프로파일(High Resolution Range Profile, HRRP)로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터를 추출하는 단계;
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 생성된 수평 편파 신호에 대한 방위각-고도각 각도맵 및 수직 편파 신호에 대한 방위각-고도각 각도맵으로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터를 추출하는 단계;
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 식별된 도플러 스펙트럼으로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터를 미리 설정된 기준 특징 벡터와 비교함으로써 타겟의 종류를 인식하는 단계
    를 포함하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 거리 특징 벡터를 추출하는 단계는,
    상기 고해상도의 거리 프로파일에 포함된 복수의 피크들에 대응하는 거리 빈, 상기 복수의 피크들에 대응하는 거리 빈 사이의 간격, 상기 거리 빈의 크기 분포 및 산란점의 개수 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터를 추출하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 각도 특징 벡터를 추출하는 단계는,
    상기 방위각-고도각 각도맵에서의 산란분포 형태, 개별 산란군의 개수, 제1 산란군의 면적, 제1 산란군과 제2 산란군 사이의 중심 거리를 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터를 추출하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 도플러 특징 벡터를 추출하는 단계는,
    상기 도플러 스펙트럼에 포함된 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수, 상기 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수 간의 중심 거리 및 상기 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수 대역폭을 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터를 추출하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 타겟의 종류를 인식하는 단계는,
    탐지하고자 하는 타겟의 형태 및 정렬에 기초하여 상기 추출된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터에 서로 다른 가중치를 부여하고, 상기 미리 설정된 기준 특징 벡터와의 상관성을 이용하여 상기 타겟의 종류를 인식하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상관성은,
    상기 서로 다른 가중치가 부여된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터와 상기 미리 설정된 기준 특징 벡터 사이의 유클리드 거리를 계산함으로써 판단되는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 방법.
  11. 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 타겟을 탐지하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 타겟의 공간 스펙트럼을 추출하고,
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 추출된 도플러 스펙트럼과 상기 공간 스펙트럼을 이용하여 2차원의 레이더 특성맵을 결정하며,
    상기 2차원의 레이더 특성맵에 공간적인 신호 처리 및 시간적인 신호 처리를 함께 적용함으로써 주파수 영역의 클러터 성분 또는 재머(Jammer) 성분을 제거하고,
    상기 클러터 성분 또는 재머 성분이 제거된 2차원의 레이더 특성맵에 잡음에 따른 임계값을 적용함으로써 상기 타겟을 탐지하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 추출된 거리 스펙트럼에 기초하여 1차원의 거리 프로파일을 생성하고,
    상기 1차원의 거리 프로파일 내에 포함된 거리 빈(Range Bin)에 대응하는 거리 스펙트럼의 크기에 기초하여 상기 타겟이 존재하는 거리 빈을 추정하며,
    상기 타겟이 존재하는 것으로 추정된 거리 빈에 대응하는 2차원의 레이더 특성맵에 공간적인 신호 처리 및 시간적인 신호 처리를 함께 적용함으로써 클러터 성분 또는 재머 성분을 제거하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호에 상기 타겟의 형태(Shape) 및 정렬(Orientation)을 고려한 가중치를 적용함으로써 상기 공간 스펙트럼을 추출하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 생성된 1차원의 거리 프로파일에 고해상도의 주파수 분석을 수행함으로써 상기 타겟이 존재하는 고해상도의 거리 프로파일(High Resolution Range Profile, HRRP)을 추정하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
  15. 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 타겟을 인식하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 이중 편파 레이더의 수신 안테나를 통해 수신된 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 식별된 고해상도의 거리 프로파일(High Resolution Range Profile, HRRP)로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터를 추출하고,
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 생성된 수평 편파 신호에 대한 방위각-고도각 각도맵 및 수직 편파 신호에 대한 방위각-고도각 각도맵으로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터를 추출하며,
    상기 수평 편파 신호 및 수직 편파 신호를 이용하여 식별된 도플러 스펙트럼으로부터 상기 수평 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터를 추출하고,
    상기 추출된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터를 미리 설정된 기준 특징 벡터와 비교함으로써 상기 타겟의 종류를 인식하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 고해상도의 거리 프로파일에 포함된 복수의 피크들에 대응하는 거리 빈, 상기 복수의 피크들에 대응하는 거리 빈 사이의 간격, 상기 거리 빈의 크기 분포 및 산란점의 개수를 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 거리 특징 벡터를 추출하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 방위각-고도각 각도맵에서의 산란분포 형태, 개별 산란군의 개수, 제1 산란군의 면적, 제1 산란군과 제2 산란군 사이의 중심 거리를 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 각도 특징 벡터를 추출하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 도플러 스펙트럼에 포함된 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수, 상기 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수 간의 중심 거리 및 상기 복수의 피크들에 대한 도플러 주파수 대역폭을 이용하여 상기 수평 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터 및 상기 수직 편파 신호에 대한 도플러 특징 벡터를 추출하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    탐지하고자 하는 타겟의 형태 및 정렬에 기초하여 상기 추출된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터에 서로 다른 가중치를 부여하고, 상기 미리 설정된 기준 특징 벡터와의 상관성을 이용하여 상기 타겟의 종류를 인식하는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 상관성은,
    상기 서로 다른 가중치가 부여된 거리 특징 벡터, 각도 특징 벡터 및 도플러 특징 벡터와 상기 미리 설정된 기준 특징 벡터 사이의 유클리드 거리를 계산함으로써 판단되는 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치.
KR1020180119922A 2018-10-08 2018-10-08 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법 KR102088426B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180119922A KR102088426B1 (ko) 2018-10-08 2018-10-08 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180119922A KR102088426B1 (ko) 2018-10-08 2018-10-08 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102088426B1 true KR102088426B1 (ko) 2020-03-12

Family

ID=69803248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180119922A KR102088426B1 (ko) 2018-10-08 2018-10-08 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102088426B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113759325A (zh) * 2021-07-29 2021-12-07 西安电子科技大学 基于极化不变量和极化分解的海面角反射器干扰鉴别方法
US20220308160A1 (en) * 2021-01-22 2022-09-29 Uhnder, Inc. Automotive radar device
KR102543195B1 (ko) * 2023-02-03 2023-06-14 국방과학연구소 이중 편파 레이다를 이용한 표적 탐지 방법 및 시스템
KR102543194B1 (ko) * 2023-02-03 2023-06-14 국방과학연구소 이중 편파 레이다를 이용한 인공물 탐지 방법 및 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000275329A (ja) * 1999-03-24 2000-10-06 Toshiba Corp ドップラレーダ装置
JP2009526994A (ja) * 2006-02-17 2009-07-23 サイエンス エンジニアリング アンド テクノロジー アソシエーツ コーポレーション 人間携帯型爆発装置を検出するためのレーダ機器および処理方法
JP2011122839A (ja) * 2009-12-08 2011-06-23 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
KR101872016B1 (ko) * 2017-11-07 2018-07-24 엘아이지넥스원 주식회사 W대역 밀리미터파 탐색기에서 표적 식별 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000275329A (ja) * 1999-03-24 2000-10-06 Toshiba Corp ドップラレーダ装置
JP2009526994A (ja) * 2006-02-17 2009-07-23 サイエンス エンジニアリング アンド テクノロジー アソシエーツ コーポレーション 人間携帯型爆発装置を検出するためのレーダ機器および処理方法
JP2011122839A (ja) * 2009-12-08 2011-06-23 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
KR101872016B1 (ko) * 2017-11-07 2018-07-24 엘아이지넥스원 주식회사 W대역 밀리미터파 탐색기에서 표적 식별 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220308160A1 (en) * 2021-01-22 2022-09-29 Uhnder, Inc. Automotive radar device
WO2022157736A3 (en) * 2021-01-22 2023-01-12 Uhnder, Inc. Automotive radar device
CN113759325A (zh) * 2021-07-29 2021-12-07 西安电子科技大学 基于极化不变量和极化分解的海面角反射器干扰鉴别方法
CN113759325B (zh) * 2021-07-29 2023-12-26 西安电子科技大学 基于极化不变量和极化分解的海面角反射器干扰鉴别方法
KR102543195B1 (ko) * 2023-02-03 2023-06-14 국방과학연구소 이중 편파 레이다를 이용한 표적 탐지 방법 및 시스템
KR102543194B1 (ko) * 2023-02-03 2023-06-14 국방과학연구소 이중 편파 레이다를 이용한 인공물 탐지 방법 및 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102088426B1 (ko) 이중 편파 레이더의 타겟 검출 장치 및 방법
CN110520750B (zh) 用于使用mimo雷达对物体进行无线检测的方法和系统
CN111650582B (zh) 一种基于mimo毫米波雷达的手势识别方法
KR20200144862A (ko) 레이더의 해상도 향상 방법 및 장치
KR101929510B1 (ko) 이중 편파 채널을 이용하는 w대역 밀리미터파 탐색기에서 표적 식별 장치
KR101929511B1 (ko) W대역 밀리미터파 탐색기에서 이중 편파를 이용하는 산란점 기반 표적 식별 방법 및 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램
KR101897763B1 (ko) 레이더를 이용한 거리 측정 방법 및 장치
KR101988099B1 (ko) 도래각 추정을 위한 공분산 행렬 생성 방법
JP2009236720A (ja) 移動目標検出装置
KR102146156B1 (ko) 오브젝트 검출 방법 및 장치
Ahmad et al. Classification of airborne radar signals based on pulse feature estimation using time-frequency analysis
US11307288B2 (en) Object sensing apparatus, object sensing method, and computer readable recording medium
KR102132296B1 (ko) Fmcw 레이더를 이용한 타겟 탐지 장치 및 방법
KR101582404B1 (ko) Uwb 레이더를 이용하여 목표물의 수를 카운팅 방법 및 장치
KR100902560B1 (ko) 탐색중 추적 레이더의 위협경보 발생장치 및 방법
KR102317246B1 (ko) 레이다 표적 검출 연산량 감소 방법 및 장치
KR20150001393A (ko) 레이더 배열 안테나 빔 감지 장치 및 방법
KR20200117602A (ko) Sar 영상의 객체 응답 초해상도화 방법 및 객체 응답 초해상도화 장치
Sha’ameri et al. Performance comparison of emitter locating system for low level airborne targets
KR20200053222A (ko) 거리, 각도 속도를 정밀 측정하기 위한 레이더 장치 및 레이더 신호 처리 방법
JP2010237087A (ja) レーダ装置及びそれを用いた電波到来方向の計測方法
KR20190115267A (ko) 레이더를 이용한 타겟 탐지 장치 및 방법
KR102097080B1 (ko) 가상 채널을 이용한 다중 송수신 어레이 안테나 레이더 장치 및 그 방법
KR20140088683A (ko) 차량용 레이더를 이용한 물체 감지 장치, 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR102010696B1 (ko) 레이더 센서 및 라이다 센서 기반의 융합 센서를 이용한 클러터 제거 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant