KR102168542B1 - 레이다 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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KR102168542B1
KR102168542B1 KR1020190016845A KR20190016845A KR102168542B1 KR 102168542 B1 KR102168542 B1 KR 102168542B1 KR 1020190016845 A KR1020190016845 A KR 1020190016845A KR 20190016845 A KR20190016845 A KR 20190016845A KR 102168542 B1 KR102168542 B1 KR 102168542B1
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국방과학연구소
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Abstract

일부 실시예에 따르면, 탐색 영역을 스캔하기 위해 소요되는 스캔 시간 및 빔의 빔폭 중 적어도 하나에 기초하여 빔 격자에서 인접하는 빔들 간의 빔 중첩률을 획득하는 단계, 획득된 빔 중첩률에 기초하여, 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하는 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하는 단계 및 결정된 최적 단계에 따라 탐색 영역에 대한 인터레이스 스캔을 수행하는 단계를 포함하는, 레이다의 동작 방법이 개시된다.

Description

레이다 장치 및 그 동작 방법{Radar apparatus and operating method for the same}
본 개시는 레이다 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
레이다(RAdio Detecting And Ranging: RADAR) 장치의 주요 역할 중 하나는 특정한 탐색 영역을 스캔함으로써 표적을 탐지하는 것이다. 탐색 영역 스캔은 일반적으로 고정된 빔 격자(beam lattice) 상에서 빔을 이동시키면서 방사함으로써 수행된다. 빔 격자는 물리적인 형상을 갖는 격자가 아닌, 레이다 장치에서 방사되는 빔의 탐색 범위에 따라 탐색 영역을 나타내는 공간 상에 그려지는 가상의 격자를 의미한다.
한편, 정해진 탐색 영역을 스캔하기 위해 필요한 총 빔수는 빔 격자 상에서 인접하는 빔들 간의 간격에 의해 결정된다. 예를 들어, 인접하는 빔들 간의 간격이 증가되면 총 빔수는 감소될 수 있고, 이에 따라, 탐색 영역을 전부 스캔하는데 소요되는 시간이 감소될 수 있다. 그러나, 인접하는 빔들 간의 간격이 증가되면 표적이 빔의 중심에 위치하지 않을 가능성이 증가된다. 표적이 빔의 중심에 위치하지 않을 경우, 표적으로부터 반사되어 레이다 장치로 돌아오는 신호의 세기가 감소하므로, 레이다 장치의 탐지 성능이 저하될 수 있다.
예를 들어, 2°의 3dB 빔폭을 가지는 안테나를 운용하는 레이다 장치의 경우, 표적이 빔의 중심으로부터
Figure 112019015288468-pat00001
만큼 벗어나있을 때, 도 1에 도시된 바와 같은 신호 세기의 손실을 겪으며, 이러한 손실은 빔 형상 손실(beamshape loss)이라고 한다. 따라서, 빔 격자 설계 시 인접하는 빔들 간의 간격은 탐색에 소요되는 시간인 "스캔 시간"과 표적이 빔의 중심에 위치하지 않음에 따라 발생하는 신호 세기의 손실인 "빔 형상 손실" 간의 트레이드오프(tradeoff)를 고려하여 설계된다.
다만, 종래의 빔 스캔 기법들 중 고정된 빔 격자 스캔 방식에 따르면, 레이다 장치의 탐지 성능이 표적의 시선각(Line-of-sight angle)에 따라 달라진다. 표적의 시선각이란 레이다 장치로부터 방사되는 빔의 중심을 향하는 직선과 레이다 장치 및 표적을 연결하는 직선 간의 각도를 의미할 수 있다. 따라서, 표적의 시선각이 크다는 것은 표적이 빔의 중심으로부터 많이 떨어져 있음을 의미한다. 예를 들어, 표적이 빔 격자 상에서 인접한 두 빔들의 중간에 위치할 경우 큰 빔 형상 손실에 의해 심각한 탐지 성능의 저하가 발생될 수 있다.
전술한 현상을 개선하기 위해 처음 스캔 시에는 기존의 빔 격자 상에 빔을 방사하고, 그 다음 스캔 시에는 인접하는 빔들 간의 중간지점에 빔을 방사하는 교차 스캔 방식이 적용되었다. 그러나, 교차 스캔 방식을 적용하더라도 기존 빔 격자의 인접하는 빔들 간의 간격이 큰 경우에는 여전히 표적의 시선각에 따라 큰 빔 형상 손실에 의해 탐지 성능이 저하될 수 있다. 이와 같이, 종래의 빔 스캔 기법들에 따르면, 레이다 장치의 탐지 성능이 표적의 시선각에 따라 편차를 가지므로, 레이다 장치의 운용성이 저해될 수 있다. 따라서, 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 감소시킬 수 있는 레이다 장치의 스캔 방식이 요구될 수 있다.
다양한 실시예들은 레이다 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 있다. 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 일 측면에 따른 빔을 방사하여 탐색 영역을 스캔하는 레이다(Radar) 장치의 동작 방법은, 상기 탐색 영역을 스캔하기 위해 소요되는 스캔 시간 및 상기 빔의 빔폭(beam width) 중 적어도 하나에 기초하여 빔 격자(beam lattice)에서 인접하는 빔들 간의 빔 중첩률을 획득하는 단계; 상기 획득된 빔 중첩률에 기초하여, 상기 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 상기 탐색 영역을 스캔하는 인터레이스(interlace) 스캔의 최적 단계를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 최적 단계에 따라 상기 탐색 영역에 대한 상기 인터레이스 스캔을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 최적 단계는 상기 획득된 빔 중첩률을 갖는 상기 빔 격자를 이용하여 상기 탐색 영역에 위치하는 표적을 탐지하는 경우, 상기 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 결정된 것일 수 있다.
한편, 상기 빔 중첩률을 획득하는 단계는, 상기 스캔 시간을 단일 빔의 방사 시간으로 나눈 몫을 상기 탐색 영역을 스캔하기 위해 할당 가능한 총 빔수로 결정하는 단계; 상기 결정된 총 빔수를 분배함으로써 방위각 방향 스캔에 할당되는 방위각 방향 빔수 및 고각 방향 스캔에 할당되는 고각 방향 빔수를 결정하는 단계; 및 상기 방위각 방향 빔수 및 상기 빔의 방위각 방향 빔폭을 이용하여 방위각 방향 빔 중첩률을 획득하고, 상기 고각 방향 빔수 및 상기 빔의 고각 방향 빔폭을 이용하여 고각 방향 빔 중첩률을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 방위각 방향 빔수를
Figure 112019015288468-pat00002
, 상기 방위각 방향 빔폭을
Figure 112019015288468-pat00003
, 상기 방위각 방향 스캔을 위한 방위각 탐색 범위를
Figure 112019015288468-pat00004
라고 할 때, 상기 방위각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00005
은 다음과 같은 수학식
Figure 112019015288468-pat00006
을 따를 수 있다.
또한, 상기 고각 방향 빔수를
Figure 112019015288468-pat00007
, 상기 고각 방향 빔폭을
Figure 112019015288468-pat00008
, 상기 고각 방향 스캔을 위한 고각 탐색 범위를
Figure 112019015288468-pat00009
라고 할 때, 상기 고각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00010
는 다음과 같은 수학식
Figure 112019015288468-pat00011
을 따를 수 있다.
상기 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하는 단계는, 상기 획득된 방위각 방향 빔 중첩률에 기초하여, 상기 빔 격자를 방위각 방향으로 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 상기 탐색 영역을 스캔하는 방위각 방향 인터레이스 스캔의 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00012
)를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하는 단계는, 상기 획득된 고각 방향 빔 중첩률에 기초하여, 상기 빔 격자를 고각 방향으로 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 상기 탐색 영역을 스캔하는 고각 방향 인터레이스 스캔의 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00013
)를 결정하는 단계를 포함할 수도 있다.
상기 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하는 단계는, 빔 중첩률의 각 범위에 대응되는 최적 인터레이스 단계를 매핑한 룩업 테이블을 이용하여 상기 획득된 빔 중첩률에 대응되는 상기 최적 단계를 결정할 수 있다.
한편, 상기 탐지 성능은 상기 레이다 장치에 접근하는 상기 표적이 특정 거리에 이를 때까지 적어도 한 번 이상 탐지될 확률을 나타내는 누적탐지확률을 포함할 수 있다.
상기 기 설정된 간격은 상기 빔 격자에서 인접하는 빔들의 중심 간 거리를 상기 최적 단계를 나타내는 값으로 나눈 거리에 대응될 수 있다.
또한, 다른 측면에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상술한 방법들을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 기록매체를 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 측면에 따른 레이다 장치는, 탐색 영역을 향해 빔을 방사하고, 상기 탐색 영역에 위치하는 표적으로부터 반사되는 신호를 수신하는 송수신부; 및 상기 탐색 영역을 스캔하기 위해 소요되는 스캔 시간 및 상기 빔의 빔폭 중 적어도 하나에 기초하여 빔 격자에서 인접하는 빔들 간의 빔 중첩률을 획득하고, 상기 획득된 빔 중첩률에 기초하여, 상기 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 상기 탐색 영역을 스캔하는 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하며, 상기 결정된 최적 단계에 따라 상기 탐색 영역에 대한 상기 인터레이스 스캔을 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 최적 단계는 상기 획득된 빔 중첩률을 갖는 상기 빔 격자를 이용하여 상기 표적을 탐지하는 경우, 상기 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 결정된 것일 수 있다.
상기 레이다 장치는, 빔 중첩률의 각 범위에 대응되는 최적 인터레이스 단계를 매핑한 룩업 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
본 개시는 레이다 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 개시에 따른 레이다 장치 및 그 동작 방법은 탐색 영역을 스캔하기 위해 소요되는 스캔 시간 및 빔의 빔폭 중 적어도 하나에 기초하여 빔 격자에서 인접하는 빔들 간의 빔 중첩률을 획득하고, 획득된 빔 중첩률에 기초하여, 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하는 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하며, 결정된 최적 단계에 따라 탐색 영역에 대한 인터레이스 스캔을 수행할 수 있다.
본 개시에 따른 인터레이스 스캔의 최적 단계는 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 결정된 것이므로, 레이다 장치가 결정된 최적 단계에 따라 탐색 영역에 대한 인터레이스 스캔을 수행하는 경우 표적의 시선각이 변화하는 경우라도 탐지 성능이 저하되지 않으며, 레이다 장치의 운용성이 증대될 수 있다.
도 1은 표적이 빔의 중심으로부터 벗어난 각도에 따른 빔 형상 손실을 나타내는 그래프이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 레이다 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 인터레이스 스캔 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 빔 중첩률의 각 범위에 대응되는 최적 인터레이스 단계를 매핑한 룩업 테이블의 예시를 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 9는 특정한 빔 중첩률에 대해 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 하는 최적의 인터레이스 단계가 존재함을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 일부 실시예에 따른 레이다 장치의 동작 방법을 나타내는 개요도이다.
도 11은 일부 실시예에 따른 레이다 장치의 동작 방법에 따른 효과를 증명하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타내는 표이다.
도 12는 일부 실시예에 따른 레이다 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 하기 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 상세한 설명 및 실시예로부터 당해 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
본 명세서에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 실시예들은 레이다 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서 이하의 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명을 생략한다.
도 2는 일부 실시예에 따른 레이다 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 빔을 방사하여 탐색 영역을 스캔하는 레이다 장치의 동작 방법의 시계열적인 단계들이 도시되어 있다.
단계 210에서, 레이다 장치는 탐색 영역을 스캔하기 위해 소요되는 스캔 시간 및 빔의 빔폭(beam width) 중 적어도 하나에 기초하여 빔 격자(beam lattice)에서 인접하는 빔들 간의 빔 중첩률을 획득할 수 있다. 스캔 시간은 레이다 장치가 현재 사용 중인 자원에 기초하여 탐색 영역을 스캔하기 위해 할당 가능한 시간을 의미하고, 빔폭은 고정된 주파수에 대해 주극을 포함하는 평면 내에서 최대 감도(예를 들어, 최대 전력 강도)로부터 지정하는 양만큼 감도가 떨어진 두 지점이 이루는 각도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 빔의 빔폭이 2°의 3dB 빔폭라는 것은 감도가 최대 감도로부터 3dB만큼 떨어진 두 지점이 이루는 각도가 2°임을 의미한다.
레이다 장치는 스캔 시간
Figure 112019015288468-pat00014
을 결정한 후, 운용 중인 빔의 파형에 따른 단일 빔의 방사 시간
Figure 112019015288468-pat00015
을 이용하여 다음과 같은 수학식 1에 따라 탐색 영역을 스캔하기 위해 할당 가능한 총 빔수
Figure 112019015288468-pat00016
을 결정할 수 있다.
Figure 112019015288468-pat00017
앞의 수학식 1에서 floor(x)는 실수 x에 대해 x보다 작거나 같은 정수 중에서 가장 큰 정수를 n이라고 할 때, x에 n을 대응시키는 함수를 의미한다. 이와 같이, 레이다 장치는 스캔 시간을 단일 빔의 방사 시간으로 나눈 몫을 탐색 영역을 스캔하기 위해 할당 가능한 총 빔수로 결정할 수 있다.
또한, 레이다 장치는 결정된 총 빔수를 분배함으로써 방위각 방향 스캔에 할당되는 방위각 방향 빔수 및 고각 방향 스캔에 할당되는 고각 방향 빔수를 결정할 수 있다. 레이다 장치가 스캔하고자 하는 탐색 영역은 방위각 탐색 범위
Figure 112019015288468-pat00018
및 고각 탐색 범위
Figure 112019015288468-pat00019
로 구분될 수 있다. 또한, 레이다 장치는 고각 탐색 범위
Figure 112019015288468-pat00020
를 여러 개의 bar로 분할하고, 첫 번째 bar에 대한 방위각 방향 스캔을 수행한 뒤 다음 bar에 대한 방위각 방향 스캔을 수행할 수 있다. 고각 탐색 범위를 분할하는 고각 bar의 개수를
Figure 112019015288468-pat00021
라고 할 때,
Figure 112019015288468-pat00022
는 고각 방향 스캔을 수행하는 경우의 고각 방향 빔수에 대응될 수 있다. 한편, bar 각각에 할당되는 방위각 방향 빔수
Figure 112019015288468-pat00023
는 다음과 같은 수학식 2에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112019015288468-pat00024
앞의 수학식 2에서 round(x)는 x의 소수점 이하 숫자를 반올림하여 정수화하는 함수를 의미한다. 레이다 장치는 고각 bar들의 개수
Figure 112019015288468-pat00025
및 각 bar에 대한 방위각 방향 빔수
Figure 112019015288468-pat00026
를 결정한 후, 방위각 방향 빔수 및 빔의 방위각 방향 빔폭을 이용하여 방위각 방향 빔 중첩률을 획득하고, 고각 방향 빔수(즉, 고각 bar들의 개수) 및 빔의 고각 방향 빔폭을 이용하여 고각 방향 빔 중첩률을 획득할 수 있다. 이 때, 방위각 방향 빔폭 및 고각 방향 빔폭은 3dB 빔폭일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 방위각 방향 빔폭 및 고각 방향 빔폭은 6dB 빔폭일 수도 있다.
한편, 빔 중첩률은 모든 방위각, 고각 범위에 대해 일정하게 적용하기 위해 방위각 방향 빔폭 및 고각 방향 빔폭을 사인 공간(sine-space)로 변환함으로써 계산될 수 있다. 예를 들어, 방위각 방향 빔 중첩률은 사인 공간의 u 방향에 대해 계산되고, 고각 방향 빔 중첩률은 사인 공간의 v 방향에 대해 계산될 수 있다.
방위각 방향 빔수를
Figure 112019015288468-pat00027
, 방위각 방향 빔폭을
Figure 112019015288468-pat00028
, 방위각 방향 스캔을 위한 방위각 탐색 범위를
Figure 112019015288468-pat00029
라고 할 때, 레이다 장치는 다음과 같은 수학식 3에 따라 방위각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00030
을 결정할 수 있다.
Figure 112019015288468-pat00031
또한, 고각 방향 빔수(즉, 고각 bar들의 개수)를
Figure 112019015288468-pat00032
, 고각 방향 빔폭을
Figure 112019015288468-pat00033
, 고각 방향 스캔을 위한 고각 탐색 범위를
Figure 112019015288468-pat00034
라고 할 때, 레이다 장치는 다음과 같은 수학식 4에 따라 고각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00035
을 결정할 수 있다.
Figure 112019015288468-pat00036
단계 220에서, 레이다 장치는 획득된 빔 중첩률에 기초하여, 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하는 인터레이스(interlace) 스캔의 최적 단계를 결정할 수 있다. 이하 도 3을 참조하여 본 개시에 따른 인터레이스 스캔을 보다 상세히 설명한다.
도 3은 일부 실시예에 따른 인터레이스 스캔 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하는 인터레이스 스캔의 구체적인 과정을 설명하기 위한 빔 격자들(31, 32 및 33)이 도시되어 있다. 도 3에서는 인터레이스 스캔을 설명하기 위해 방위각 방향 스캔이 수행되는 경우를 예로 들었으나, 고각 방향 스캔의 경우에도 동일한 설명이 적용될 수 있음은 해당 기술분야의 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 것이다. 한편, 도 3에서 1차 스캔, 2차 스캔, … , 및
Figure 112019015288468-pat00037
차 스캔은 도시의 편의를 위해 상하를 구분하여 도시되었으나, 동일한 고각 bar 상에서 수행됨을 유의해야 한다.
레이다 장치가 방위각 방향 인터레이스 스캔을 수행한다는 것은 도 3에 도시된 바와 같은 1차 스캔, 2차 스캔, … , 및
Figure 112019015288468-pat00038
차 스캔을 순차적으로 수행함을 의미한다. 1차 스캔 시에 레이다 장치는 빔 격자(31) 상에서 빔을 이동시키면서 방사함으로써 탐색 영역(310a), 탐색 영역(310b), 탐색 영역(310c) 등을 순차적으로 탐색할 수 있다. 이후, 2차 스캔 시에 레이다 장치는 빔 격자(31)로부터 기 설정된 간격만큼 방위각 방향으로 이동된 빔 격자(32) 상에서 빔을 이동시키면서 탐색 영역(320a), 탐색 영역(320b), 탐색 영역(320c) 등을 순차적으로 탐색할 수 있다. 레이다 장치는 동일한 방식으로 스캔을 계속해서 수행할 수 있고, 마지막
Figure 112019015288468-pat00039
차 스캔 시에 빔 격자(33) 상에서 빔을 이동시키면서 탐색 영역(330a), 탐색 영역(330b), 탐색 영역(330c) 등을 순차적으로 탐색할 수 있다. 이와 같이, 본 개시에 따른 인터레이스 스캔은 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하므로, 다중 단계 인터레이스 스캔으로 지칭될 수 있다.
한편, 방위각 방향 빔폭을
Figure 112019015288468-pat00040
라 할 때, 사인 공간에서 u 방향의 빔폭
Figure 112019015288468-pat00041
이 되고, 빔 격자 상에서 u 방향으로의 인접하는 빔들 간 빔 중첩률이
Figure 112019015288468-pat00042
라 할 때, 인접하는 빔들 간의 간격은
Figure 112019015288468-pat00043
가 된다. 기 설정된 간격은 빔 격자에서 인접하는 빔들의 중심 간 거리(즉, 인접하는 빔들 간의 간격)인
Figure 112019015288468-pat00044
를 후술할 최적 단계
Figure 112019015288468-pat00045
를 나타내는 값으로 나눈 거리인
Figure 112019015288468-pat00046
에 대응될 수 있다.
다시 도 2로 돌아와서, 최적 단계는 획득된 빔 중첩률을 갖는 빔 격자를 이용하여 탐색 영역에 위치하는 표적을 탐지하는 경우, 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 결정된 것일 수 있다.
레이다 장치는 빔 중첩률의 각 범위에 대응되는 최적 인터레이스 단계를 매핑한 룩업 테이블을 이용하여 획득된 빔 중첩률에 대응되는 최적 단계를 결정할 수 있다. 룩업 테이블은 미리 생성되어 레이다 장치에 저장될 수 있고, 레이다 장치에 의해 생성될 수도 있다. 이하 도 4를 참조하여 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 최적 단계를 결정하는데 이용되는 룩업 테이블에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 4는 일부 실시예에 따른 빔 중첩률의 각 범위에 대응되는 최적 인터레이스 단계를 매핑한 룩업 테이블의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4의 룩업 테이블을 참조하면, 빔 간 중첩률
Figure 112019015288468-pat00047
가 0.8 이하인 경우 최적 인터레이스 단계
Figure 112019015288468-pat00048
가 2이고, 빔 간 중첩률
Figure 112019015288468-pat00049
가 0.8 초과 1.2 이하인 경우 최적 인터레이스 단계
Figure 112019015288468-pat00050
가 3이며, 빔 간 중첩률
Figure 112019015288468-pat00051
가 1.2 초과 1.7 이하인 경우 최적 인터레이스 단계
Figure 112019015288468-pat00052
가 4이고, 빔 간 중첩률
Figure 112019015288468-pat00053
가 1.7 초과 2.1 이하인 경우 최적 인터레이스 단계
Figure 112019015288468-pat00054
가 5이며, 빔 간 중첩률
Figure 112019015288468-pat00055
가 2.1 초과 2.6 이하인 경우 최적 인터레이스 단계
Figure 112019015288468-pat00056
가 6이고, 빔 간 중첩률
Figure 112019015288468-pat00057
가 2.6 초과 3.0 이하인 경우 최적 인터레이스 단계
Figure 112019015288468-pat00058
가 7이며, 빔 간 중첩률
Figure 112019015288468-pat00059
가 3.0 초과인 경우 최적 인터레이스 단계
Figure 112019015288468-pat00060
가 8임을 알 수 있다. 이하 도 5 내지 도 9를 참조하여 빔 간 중첩률에 따라 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하기 위한 최적의 인터레이스 단계가 존재함을 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 9는 특정한 빔 중첩률에 대해 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 하는 최적의 인터레이스 단계가 존재함을 설명하기 위한 도면들이다.
레이다 장치가 본 개시에 따른 인터레이스 스캔을 수행함으로써 편차를 최소화하고자 하는 탐지 성능은 레이다 장치에 접근하는 표적이 특정 거리에 이를 때까지 적어도 한 번 이상 탐지될 확률을 나타내는 누적탐지확률을 포함할 수 있다. 레이다 장치는 표적이 접근하는 동안, 표적이 탐지될 때까지 탐색 영역에 대한 스캔을 반복 수행할 수 있다. 예를 들어, 레이다 장치가 n번째 스캔을 수행하고 있을 때, 표적은 해당 스캔 중에 탐지될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 레이다 장치가 스캔을 계속 반복하는 동안 표적은 더욱 가까이 접근하게 되므로, 표적이 탐지될 확률은 증가된다. n번째 스캔에서의 누적탐지확률은 레이다 장치가 n번째 스캔을 수행하는 시점의 거리에 표적이 도달하기까지, 표적이 적어도 한 번 이상 탐지될 확률을 나타낸다. 예를 들어, m번째 스캔에서 레이다 장치가 표적을 탐지할 확률을
Figure 112019015288468-pat00061
이라 할 때, n번째 스캔에서의 누적탐지확률
Figure 112019015288468-pat00062
는 다음과 같은 수학식 5를 통해 계산될 수 있다. (단,
Figure 112019015288468-pat00063
)
Figure 112019015288468-pat00064
본 개시에 따른 다중 단계 인터레이스 스캔을 수행할 때 표적의 시선각에 따른 누적탐지확률의 편차가 어떻게 감소되는지를 확인하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 표적의 시선각이 빔의 중심으로부터 u1, u2 및 u3에 해당하는 경우(u1: 빔의 중심, u3: 인접하는 두 빔들 간의 중심, u2: u1 및 u3의 중심)를 가정하였다.
도 6을 참조하면, 레이다 장치가 고정된 빔 격자를 이용하여 빔 간 중첩률
Figure 112019015288468-pat00065
이 되도록 스캔을 수행하는 경우, 표적의 시선각에 따른
Figure 112019015288468-pat00066
및
Figure 112019015288468-pat00067
가 도시되어 있다. 표적이 u1에 위치하는 경우 레이다 장치와 표적 간 거리가 130km일 때,
Figure 112019015288468-pat00068
가 만족되나, 표적이 u3에 위치하는 경우에는
Figure 112019015288468-pat00069
가 만족되는 거리가 96km로 감소된다. 이는 전술한 빔 형상 손실에 의한 것이다. 레이다 장치와 표적 간 거리가 127.5km일 때, 표적이 u1에 위치하는 경우 및 표적이 u3에 위치하는 경우 간의 누적탐지확률의 편차는
Figure 112019015288468-pat00070
로 최대가 된다.
이와 달리, 도 7에는 동일한 빔 중첩률(즉,
Figure 112019015288468-pat00071
)에 대해
Figure 112019015288468-pat00072
인 다중 단계 인터레이스 스캔을 수행한 경우 표적의 시선각에 따른
Figure 112019015288468-pat00073
및
Figure 112019015288468-pat00074
가 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 도 6의 경우와 비교하여 표적의 시선각에 따른 누적탐지확률
Figure 112019015288468-pat00075
의 편차가 현저하게 감소된 것을 확인할 수 있다. 인터레이스 스캔 방식에 의해 매 스캔마다 빔 격자가 이동함에 따라, 동일한 시선각에 위치하는 표적에 대한 빔 형상 손실이 달라지므로,
Figure 112019015288468-pat00076
의 거리에 따른 변동은 증가될 수 있다. 그러나, 이로 인해 빔 형상 손실의 평균화가 이루어지므로, 누적탐지확률
Figure 112019015288468-pat00077
의 편차가 감소되는 것이다. 결과적으로, 표적이 u1에 위치하는 경우 및 표적이 u3에 위치하는 경우 간의 누적탐지확률의 최대 편차
Figure 112019015288468-pat00078
로 감소되었다(이 때, 레이다 장치와 표적 간 거리는 136.3km이다).
다만, 누적탐지확률의 편차를 최소화하기 위해서는 인터레이스 스캔의 단계를 증가시키기만 하면 되는 것이 아니라, 빕 중첩률에 따른 최적의 인터레이스 단계가 적용되어야 한다. 예를 들어, 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00079
인 경우에 대한 최적인 인터레이스 단계는
Figure 112019015288468-pat00080
이다. 도 8에는 빔 중첩률이
Figure 112019015288468-pat00081
일 때,
Figure 112019015288468-pat00082
로서, 최적의 값보다 크도록 다중 단계 인터레이스 스캔을 수행한 경우의 표적의 시선각에 따른
Figure 112019015288468-pat00083
및
Figure 112019015288468-pat00084
가 도시되어 있다. 최적 단계를 적용한 도 7과 비교하여, 누적탐지확률의 편차가 다소 증가된 것을 확인할 수 있다. 이는 지나치게 큰 인터레이스 단계
Figure 112019015288468-pat00085
가 적용됨에 따라, 표적이 빔 중심으로부터 유사한 각도에 상대적으로 오랜 시간 위치하게 됨에 따라 여러 스캔 동안 유사한 빔 형상 손실이 발생하였기 때문이다. 결과적으로, 표적이 u1에 위치하는 경우 및 표적이 u3에 위치하는 경우 간의 누적탐지확률의 최대 편차
Figure 112019015288468-pat00086
로 다시 증가되었다(이 때, 레이다 장치와 표적 간 거리는 135km이다).
도 9에는 특정 빔 중첩률에 대하여 인터레이스 단계에 따른 누적탐지확률의 최대 편차
Figure 112019015288468-pat00087
가 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 빔 중첩률에 따라
Figure 112019015288468-pat00088
를 최소화하는 인터레이스 단계의 최적값이 달라짐을 알 수 있고, 본 개시에 따른 룩업 테이블은 이와 같은 결과를 이용하여 빔 중첩률의 각 범위에 따른 최적 인터레이스 단계를 매핑하도록 생성됨을 알 수 있다.
다시 도 2로 돌아와서, 레이다 장치는 획득된 방위각 방향 빔 중첩률에 기초하여, 빔 격자를 방위각 방향으로 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하는 방위각 방향 인터레이스 스캔의 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00089
)를 결정할 수 있다.
또한, 레이다 장치는 획득된 고각 방향 빔 중첩률에 기초하여, 빔 격자를 고각 방향으로 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하는 고각 방향 인터레이스 스캔의 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00090
)를 결정할 수도 있다.
단계 230에서, 레이다 장치는 결정된 최적 단계에 따라 탐색 영역에 대한 인터레이스 스캔을 수행할 수 있다. 본 개시에 따른 인터레이스 스캔의 최적 단계는 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 결정된 것이므로, 레이다 장치가 결정된 최적 단계에 따라 탐색 영역에 대한 인터레이스 스캔을 수행하는 경우 표적의 시선각이 변화하는 경우라도 탐지 성능이 저하되지 않으며, 레이다 장치의 운용성이 증대될 수 있다.
도 10은 일부 실시예에 따른 레이다 장치의 동작 방법을 나타내는 개요도이다.
도 10을 참조하면, 단계 1010에서, 레이다 장치는 스캔 시간
Figure 112019015288468-pat00091
및 운용 중인 빔의 파형에 따른 단일 빔의 방사 시간
Figure 112019015288468-pat00092
을 결정할 수 있다. 스캔 시간
Figure 112019015288468-pat00093
및 단일 빔의 방사 시간
Figure 112019015288468-pat00094
은 미리 설정되어 있을 수 있고, 레이다 장치에 의해 실시간으로 결정될 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
단계 1020에서, 레이다 장치는 전술한 수학식 1을 이용하여 탐색 영역을 스캔하기 위해 할당 가능한 총 빔수
Figure 112019015288468-pat00095
을 결정할 수 있다.
단계 1030에서, 레이다 장치는 탐색 범위로서, 방위각 탐색 범위
Figure 112019015288468-pat00096
및 고각 탐색 범위
Figure 112019015288468-pat00097
를 결정하고, 고각 bar의 개수를
Figure 112019015288468-pat00098
로 결정할 수 있다. 방위각 탐색 범위
Figure 112019015288468-pat00099
, 고각 탐색 범위
Figure 112019015288468-pat00100
및 고각 bar의 개수
Figure 112019015288468-pat00101
는 미리 설정되어 있을 수 있고, 레이다 장치에 의해 실시간으로 결정될 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
단계 1040에서, 레이다 장치는 전술한 수학식 2를 이용하여 bar 각각에 할당되는 방위각 방향 빔수
Figure 112019015288468-pat00102
를 결정할 수 있다.
단계 1050에서, 레이다 장치는 방위각 방향 빔폭
Figure 112019015288468-pat00103
및 고각 방향 빔폭
Figure 112019015288468-pat00104
을 결정할 수 있다. 방위각 방향 빔폭
Figure 112019015288468-pat00105
및 고각 방향 빔폭
Figure 112019015288468-pat00106
은 미리 설정되어 있을 수 있고, 레이다 장치에 의해 실시간으로 결정될 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
단계 1060에서, 레이다 장치는 전술한 수학식 3에 따라 방위각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00107
을 결정하고, 전술한 수학식 4에 따라 고각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00108
을 결정할 수 있다. 방위각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00109
및 고각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00110
은 미리 설정되어 있을 수 있고, 레이다 장치에 의해 실시간으로 결정될 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
단계 1070에서, 레이다 장치는 방위각 방향 인터레이스 스캔의 수행 여부를 결정할 수 있다. 레이다 장치가 방위각 방향 인터레이스 스캔을 수행하기로 결정하는 경우 단계 1075가 수행될 수 있다. 단계 1075에서, 레이다 장치는 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00111
)에 따라 방위각 방향 인터레이스 스캔을 수행할 수 있다. 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00112
)는 도 4의 룩업 테이블을 참조하는 방식으로 결정될 수 있고, 레이다 장치에 의해 실시간으로 계산될 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 레이다 장치가 방위각 방향 인터레이스 스캔을 수행하지 않기로 결정하는 경우 단계 1080이 수행될 수 있다. 단계 1080에서, 레이다 장치는 고각 방향 인터레이스 스캔의 수행 여부를 결정할 수 있다. 레이다 장치가 고각 방향 인터레이스 스캔을 수행하기로 결정하는 경우 단계 1085가 수행될 수 있다. 단계 1085에서, 레이다 장치는 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00113
)에 따라 고각 방향 인터레이스 스캔을 수행할 수 있다. 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00114
)는 도 4의 룩업 테이블을 참조하는 방식으로 결정될 수 있고, 레이다 장치에 의해 실시간으로 계산될 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10에서는 방위각 방향 인터레이스 스캔의 수행 여부를 결정하는 단계 1070이 고각 방향 인터레이스 스캔의 수행 여부를 결정하는 단계 1080보다 먼저 수행되는 것으로 도시되어 있으나, 단계 1080이 단계 1070보다 먼저 수행될 수 있음은 해당 기술분야의 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 것이다.
도 11은 일부 실시예에 따른 레이다 장치의 동작 방법에 따른 효과를 증명하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타내는 표이다.
도 11을 참조하면, 종래의 스캔 방식들 및 본 개시에 따른 다중 단계 인터레이스 스캔 방식을 적용하는 경우 각각의 특정한 빔 중첩률에 따른 누적탐지확률의 최대 편차를 비교한 결과를 나타내는 표가 도시되어 있다. 종래의 스캔 방식 (1)은 전술한 '발명의 배경이 되는 기술'항목에서 전술한 고정된 빔 격자 스캔 방식을 나타내고, 종래의 스캔 방식 (2)는 '발명의 배경이 되는 기술'항목에서 전술한 교차 스캔 방식을 나타낸다.
종래의 스캔 방식들의 경우 빔 중첩률에 따라 누적탐지확률의 최대 편차가 100%p에 가까운 경우도 발생될 수 있으나, 본 개시에 따른 다중 단계 인터레이스 스캔 방식의 경우 모든 빔 중첩률에 대해 누적탐지확률의 최대 편차가 6%p 미만으로 감소됨을 알 수 있다. 이와 같이, 본 개시에 따른 다중 단계 인터레이스 스캔을 수행하는 경우 표적의 시선각이 변화하는 경우라도 탐지 성능이 저하되지 않으며, 레이다 장치의 운용성이 증대될 수 있다.
한편, 전술한 레이다 장치의 동작 방법은 그 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 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 명령어의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
도 12는 일부 실시예에 따른 레이다 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12를 참조하면, 레이다 장치(1200)는 송수신부(1210) 및 제어부(1220)를 포함할 수 있다. 도 12에 도시된 레이다 장치(1200)는 도 2 및 도 10에 도시된 방법을 시계열적으로 처리할 수 있다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라고 하더라도 도 2 및 도 10의 방법에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 12의 레이다 장치(1200)에 의해 수행될 수 있음을 알 수 있다.
한편, 도 12에 도시된 레이다 장치(1200)에는 본 실시예와 관련된 구성들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 12에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 레이다 장치(1200)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들어, 레이다 장치(1200)는 전원부(미도시) 및 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.
전원부는 레이다 장치(1200)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원부는 레이다 장치(1200)에 포함되는 송수신부(1210) 및 제어부(1220)에 전력을 공급함으로써 송수신부(1210) 및 제어부(1220) 각각이 요구되는 동작들을 수행하도록 할 수 있다.
메모리는 레이다 장치(1200) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 예를 들어, 메모리는 레이다 장치(1200)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리는 레이다 장치(1200)에 의해 구동될 애플리케이션들, 드라이버들 등을 저장할 수 있고, 빔 중첩률의 각 범위에 대응되는 최적 인터레이스 단계를 매핑한 룩업 테이블을 저장할 수도 있다.
메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 레이다 장치(1200)에 액세스될 수 있는 외부의 다른 스토리지 디바이스를 포함할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
송수신부(1210)는 탐색 영역을 향해 빔을 방사하고, 탐색 영역에 위치하는 표적으로부터 반사되는 신호를 수신하는 장치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(1210)는 안테나(antenna), 송신기(transmitter) 및 수신기(receiver) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
제어부(1220)는 레이다 장치(1200)를 제어하기 위한 전반적인 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1220)는 송수신부(1210), 전원부 및 메모리의 동작을 제어할 수 있다. 한편, 제어부(1220)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다.
제어부(1220)는 탐색 영역을 스캔하기 위해 소요되는 스캔 시간 및 빔의 빔폭 중 적어도 하나에 기초하여 빔 격자에서 인접하는 빔들 간의 빔 중첩률을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1220)는 스캔 시간을 단일 빔의 방사 시간으로 나눈 몫을 탐색 영역을 스캔하기 위해 할당 가능한 총 빔수로 결정하고, 결정된 총 빔수를 분배함으로써 방위각 방향 스캔에 할당되는 방위각 방향 빔수 및 고각 방향 스캔에 할당되는 고각 방향 빔수를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(1220)는 방위각 방향 빔수 및 빔의 방위각 방향 빔폭을 이용하여 방위각 방향 빔 중첩률을 획득하고, 고각 방향 빔수 및 빔의 고각 방향 빔폭을 이용하여 고각 방향 빔 중첩률을 획득할 수 있다.
방위각 방향 빔수를
Figure 112019015288468-pat00115
, 방위각 방향 빔폭을
Figure 112019015288468-pat00116
, 방위각 방향 스캔을 위한 방위각 탐색 범위를
Figure 112019015288468-pat00117
라고 할 때, 방위각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00118
은 전술한 수학식 3을 따를 수 있다. 또한, 고각 방향 빔수를
Figure 112019015288468-pat00119
, 고각 방향 빔폭을
Figure 112019015288468-pat00120
, 고각 방향 스캔을 위한 고각 탐색 범위를
Figure 112019015288468-pat00121
라고 할 때, 고각 방향 빔 중첩률
Figure 112019015288468-pat00122
는 전술한 수학식 4를 따를 수 있다.
한편, 제어부(1220)는 획득된 빔 중첩률에 기초하여, 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하는 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1220)는 획득된 방위각 방향 빔 중첩률에 기초하여, 빔 격자를 방위각 방향으로 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하는 방위각 방향 인터레이스 스캔의 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00123
)를 결정할 수 있고, 획득된 고각 방향 빔 중첩률에 기초하여, 빔 격자를 고각 방향으로 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 탐색 영역을 스캔하는 고각 방향 인터레이스 스캔의 최적 단계(
Figure 112019015288468-pat00124
)를 결정할 수도 있다.
한편, 제어부(1220)는 빔 중첩률의 각 범위에 대응되는 최적 인터레이스 단계를 매핑한 룩업 테이블을 이용하여 획득된 빔 중첩률에 대응되는 최적 단계를 결정할 수 있다. 최적 단계는 획득된 빔 중첩률을 갖는 빔 격자를 이용하여 표적을 탐지하는 경우, 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 결정된 것일 수 있다. 이 경우 탐지 성능은 레이다 장치에 접근하는 표적이 특정 거리에 이를 때까지 적어도 한 번 이상 탐지될 확률을 나타내는 누적탐지확률을 포함할 수 있다. 한편, 인터레이스 스캔 시 매 스캔마다 빔 격자가 이동되는 기 설정된 간격은 빔 격자에서 인접하는 빔들의 중심 간 거리를 최적 단계를 나타내는 값으로 나눈 거리에 대응될 수 있다.
제어부(1220)는 결정된 최적 단계에 따라 탐색 영역에 대한 인터레이스 스캔을 수행할 수 있다. 본 개시에 따른 인터레이스 스캔의 최적 단계는 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 결정된 것이므로, 제어부(1220)가 결정된 최적 단계에 따라 탐색 영역에 대한 인터레이스 스캔을 수행하는 경우 표적의 시선각이 변화하는 경우라도 탐지 성능이 저하되지 않으며, 레이다 장치의 운용성이 증대될 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 빔을 방사하여 탐색 영역을 스캔하는 레이다(Radar) 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 탐색 영역을 스캔하기 위해 소요되는 스캔 시간 및 상기 빔의 빔폭(beam width) 중 적어도 하나에 기초하여 빔 격자(beam lattice)에서 인접하는 빔들 간의 빔 중첩률을 획득하는 단계;
    상기 획득된 빔 중첩률에 기초하여, 상기 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 상기 탐색 영역을 스캔하는 인터레이스(interlace) 스캔의 최적 단계를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 최적 단계에 따라 상기 탐색 영역에 대한 상기 인터레이스 스캔을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 최적 단계는 상기 획득된 빔 중첩률을 갖는 상기 빔 격자를 이용하여 상기 탐색 영역에 위치하는 표적을 탐지하는 경우, 상기 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 결정된 것이고,
    상기 빔 중첩률을 획득하는 단계는,
    상기 스캔 시간을 단일 빔의 방사 시간으로 나눈 몫을 상기 탐색 영역을 스캔하기 위해 할당 가능한 총 빔수로 결정하는 단계;
    상기 결정된 총 빔수를 분배함으로써 방위각 방향 스캔에 할당되는 방위각 방향 빔수 및 고각 방향 스캔에 할당되는 고각 방향 빔수를 결정하는 단계; 및
    상기 방위각 방향 빔수 및 상기 빔의 방위각 방향 빔폭을 이용하여 방위각 방향 빔 중첩률을 획득하고, 상기 고각 방향 빔수 및 상기 빔의 고각 방향 빔폭을 이용하여 고각 방향 빔 중첩률을 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 방위각 방향 빔수를
    Figure 112020067990096-pat00125
    , 상기 방위각 방향 빔폭을
    Figure 112020067990096-pat00126
    , 상기 방위각 방향 스캔을 위한 방위각 탐색 범위를
    Figure 112020067990096-pat00127
    라고 할 때, 상기 방위각 방향 빔 중첩률
    Figure 112020067990096-pat00128
    은 다음과 같은 수학식
    Figure 112020067990096-pat00129
    을 따르는, 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고각 방향 빔수를
    Figure 112020067990096-pat00130
    , 상기 고각 방향 빔폭을
    Figure 112020067990096-pat00131
    , 상기 고각 방향 스캔을 위한 고각 탐색 범위를
    Figure 112020067990096-pat00132
    라고 할 때, 상기 고각 방향 빔 중첩률
    Figure 112020067990096-pat00133
    는 다음과 같은 수학식
    Figure 112020067990096-pat00134
    을 따르는, 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하는 단계는,
    상기 획득된 방위각 방향 빔 중첩률에 기초하여, 상기 빔 격자를 방위각 방향으로 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 상기 탐색 영역을 스캔하는 방위각 방향 인터레이스 스캔의 최적 단계(
    Figure 112020067990096-pat00135
    )를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하는 단계는,
    상기 획득된 고각 방향 빔 중첩률에 기초하여, 상기 빔 격자를 고각 방향으로 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 상기 탐색 영역을 스캔하는 고각 방향 인터레이스 스캔의 최적 단계(
    Figure 112020067990096-pat00136
    )를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하는 단계는,
    빔 중첩률의 각 범위에 대응되는 최적 인터레이스 단계를 매핑한 룩업 테이블을 이용하여 상기 획득된 빔 중첩률에 대응되는 상기 최적 단계를 결정하는, 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 탐지 성능은 상기 레이다 장치에 접근하는 상기 표적이 특정 거리에 이를 때까지 적어도 한 번 이상 탐지될 확률을 나타내는 누적탐지확률을 포함하는, 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기 설정된 간격은 상기 빔 격자에서 인접하는 빔들의 중심 간 거리를 상기 최적 단계를 나타내는 값으로 나눈 거리에 대응되는, 방법.
  10. 제 1항의 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  11. 레이다 장치에 있어서,
    탐색 영역을 향해 빔을 방사하고, 상기 탐색 영역에 위치하는 표적으로부터 반사되는 신호를 수신하는 송수신부; 및
    상기 탐색 영역을 스캔하기 위해 소요되는 스캔 시간 및 상기 빔의 빔폭 중 적어도 하나에 기초하여 빔 격자에서 인접하는 빔들 간의 빔 중첩률을 획득하고, 상기 획득된 빔 중첩률에 기초하여, 상기 빔 격자를 기 설정된 간격만큼 단계적으로 이동시키면서 상기 탐색 영역을 스캔하는 인터레이스 스캔의 최적 단계를 결정하며, 상기 결정된 최적 단계에 따라 상기 탐색 영역에 대한 상기 인터레이스 스캔을 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 최적 단계는 상기 획득된 빔 중첩률을 갖는 상기 빔 격자를 이용하여 상기 표적을 탐지하는 경우, 상기 표적의 시선각에 따른 탐지 성능의 편차를 최소화하도록 결정된 것이고,
    상기 제어부는,
    상기 스캔 시간을 단일 빔의 방사 시간으로 나눈 몫을 상기 탐색 영역을 스캔하기 위해 할당 가능한 총 빔수로 결정하고, 상기 결정된 총 빔수를 분배함으로써 방위각 방향 스캔에 할당되는 방위각 방향 빔수 및 고각 방향 스캔에 할당되는 고각 방향 빔수를 결정하며, 상기 방위각 방향 빔수 및 상기 빔의 방위각 방향 빔폭을 이용하여 방위각 방향 빔 중첩률을 획득하고, 상기 고각 방향 빔수 및 상기 빔의 고각 방향 빔폭을 이용하여 고각 방향 빔 중첩률을 획득하는, 레이다 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 레이다 장치는,
    빔 중첩률의 각 범위에 대응되는 최적 인터레이스 단계를 매핑한 룩업 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함하는, 레이다 장치.
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