KR102182558B1 - 레이다 및 이의 운용방법 - Google Patents

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KR102182558B1
KR102182558B1 KR1020200044849A KR20200044849A KR102182558B1 KR 102182558 B1 KR102182558 B1 KR 102182558B1 KR 1020200044849 A KR1020200044849 A KR 1020200044849A KR 20200044849 A KR20200044849 A KR 20200044849A KR 102182558 B1 KR102182558 B1 KR 102182558B1
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정광용
박혁
박정용
박상근
김남문
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한화시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 레이다 빔을 송신하고, 수신신호를 수신할 수 있는 안테나; 안테나로 수신되는 수신신호를 처리하여, 표적의 측정 정보를 산출할 수 있는 측정부; 레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출할 수 있는 제1 산출부; 상기 거리 퀄리티 함수와 상기 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출할 수 있는 제2 산출부; 및 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영할 수 있는 선택부;를 포함하고, 최적의 레이다 빔 파형을 선택하여 사용할 수 있다.

Description

레이다 및 이의 운용방법{RADAR AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 레이다 및 이의 운용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이다 파라미터와 표적 추적 정보를 활용하여 최적의 레이다 빔 파형을 선택할 수 있는 레이다 및 이의 운용방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이다는 빔을 방사하고 표적에서 반사되는 신호를 이용하여 표적의 위치 정보를 얻는 장치이다. 따라서, 레이다를 이용하여 표적을 탐색하거나 추적할 수 있다.
이때, 레이다는, 대상 표적의 특성(최대 탐지거리, 최대 속도 등)을 고려하여 미리 설계된 파형 테이블을 이용하여 탐지 및 추적을 수행한다. 즉, 레이다는 추적 중인 표적의 예측 정보를 기반으로, 파형 테이블에서 사용할 빔의 파형을 선택한다.
그러나 파형 테이블을 이용하는 경우, 표적의 거리, 속도, 고도 등을 구간별로 나누어 파형을 사용하기 때문에, 한 구간에 하나의 파형만 선택하여 사용하게 된다. 이에, 파형을 선택적으로 사용하지 못하기 때문에, 레이다 자원을 효율적으로 관리하지 못하는 문제가 있다.
KR 10-1620453 B
본 발명은 레이다 파라미터와 표적 추적 정보를 활용하여 최적의 레이다 빔 파형을 선택할 수 있는 레이다 및 이의 운용방법을 제공한다.
본 발명은 레이다 자원을 효율적으로 관리할 수 있는 레이다 및 이의 운용방법을 제공한다.
본 발명은 레이다 빔을 송신하고, 수신신호를 수신할 수 있는 안테나; 안테나로 수신되는 수신신호를 처리하여, 표적의 측정 정보를 산출할 수 있는 측정부; 레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출할 수 있는 제1 산출부; 상기 거리 퀄리티 함수와 상기 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출할 수 있는 제2 산출부; 및 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영할 수 있는 선택부;를 포함한다.
본 발명은 레이다 빔을 송신하고, 수신신호를 수신할 수 있는 안테나; 안테나로 수신되는 수신신호를 처리하여, 표적의 측정 정보를 산출할 수 있는 측정부; 상기 측정부에서 산출된 표적의 측정 정보를 필터링하여, 표적의 거리와 속도를 추정하고, 다음 표적의 위치를 예측할 수 있는 필터부; 레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출할 수 있는 제1 산출부; 상기 거리 퀄리티 함수와 상기 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출할 수 있는 제2 산출부; 및 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영할 수 있는 선택부;를 포함한다.
상기 제1 산출부는, 미리 설정된 설정 거리범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 거리 퀄리티 함수를 구할 수 있는 거리 퀄리티 산출부; 및 미리 설정된 설정 속도범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 속도 퀄리티 함수를 구할 수 있는 속도 퀄리티 산출부;를 포함한다.
상기 레이다 파라미터는, 레이다의 운용 주파수, 및 듀티를 포함하고,
상기 클러터 정보는, 지형 클러터가 표적에서 반사되는 수신신호에 영향을 주는 최소거리, 및 클러터의 속도 성분을 포함한다.
본 발명은 표적에 반사되어 발생하는 수신신호를 안테나로 수신하고, 수신신호를 처리하여 표적의 측정 정보를 산출하는 과정; 레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출하는 과정; 상기 거리 퀄리티 함수와 상기 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출하는 과정; 및 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영하는 과정;을 포함한다.
본 발명은 표적에 반사되어 발생하는 수신신호를 안테나로 수신하고, 수신신호를 처리하여 표적의 측정 정보를 산출하는 과정; 산출된 표적의 측정 정보를 필터링하여, 표적의 거리와 속도를 추정하는 과정; 레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출하는 과정; 상기 거리 퀄리티 함수와 상기 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출하는 과정; 및 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영하는 과정;을 포함한다.
상기 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출하는 과정은, 미리 설정된 설정 거리범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 거리 퀄리티 함수를 구하는 과정; 및 미리 설정된 설정 속도범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 속도 퀄리티 함수를 구하는 과정;을 포함한다.
상기 미리 설정된 설정 거리범위 내에서 거리 퀄리티 함수를 구하기 전에,
모호거리를 산출하는 과정; 및 상기 설정 거리범위를 상기 모호거리를 이용하여 설정하는 과정;을 더 포함한다.
상기 모호거리는 하기의 식(1)에 의해 산출되고, 상기 설정 거리범위는 0 이상 내지 모호거리 이하 범위이다.
식(1): Ramb = C × (PRI / 2)
(여기서, Ramb은 모호거리, C는 빛의 속도, PRI는 펄스 반복주기임)
상기 미리 설정된 설정 거리범위 내에서 거리 퀄리티 함수를 구하는 과정은,
상기 설정 거리범위 내에서, 송신되는 레이다 빔의 펄스에 해당하는 구간과 클러터가 존재하는 구간인 클러터 영역은 0으로 설정하고, 상기 클러터 영역이 끝나는 지점부터, 상기 클러터 영역의 2배에 이르는 구간에서 0부터 1까지 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 거리 퀄리티 함수를 구하는 과정을 포함한다.
상기 미리 설정된 설정 속도범위 내에서 속도 퀄리티 함수를 구하기 전에,
모호속도를 산출하는 과정; 및 상기 설정 속도범위를 상기 모호속도를 이용하여 설정하는 과정;을 더 포함한다.
상기 모호속도는 하기의 식(2)에 의해 산출되고, 상기 설정 속도범위는 -0.5*모호속도 이상 내지 +0.5*모호속도 이하 범위이다.
식(2): Vamb = λ / (2 × PRI)
(여기서, Vamb은 모호속도, λ는 빛의 속도 / 레이다 운용주파수, PRI는 펄스 반복주기임)
상기 미리 설정된 설정 속도범위 내에서 속도 퀄리티 함수를 구하는 과정은,
상기 설정 거리범위 내에서, 클러터가 존재하는 음의 클러터부터 양의 클러터까지의 구간은 0으로 설정하고, 음의 클러터가 2배인 구간부터 양의 클러터가 2배인 구간에서 0부터 1까지 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 속도 퀄리티 함수를 구하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면 레이다 파라미터와 표적 추적 정보를 활용하여 최적의 레이다 빔 파형을 선택할 수 있다. 이에, 실시간으로 최적의 파형을 선택하여 사용할 수 있다. 따라서, 표적을 탐지 또는 추적하면서 레이다 자원의 사용률을 최소화할 수 있기 때문에, 레이다 자원을 효율적으로 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다의 운용방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다의 운용방법을 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다는 표적을 탐지 추적하는 장치이다. 도 1을 참조하면, 레이다(100)는, 안테나(110), 측정부(120), 제1 산출부(130), 제2 산출부(140), 및 선택부(150)를 포함한다.
안테나(110)에 수신신호로 수신될 수 있다. 안테나(110)는 측정부(120) 및 선택부(150)와 연결된다. 안테나(110)는 레이다 빔을 송신하고, 수신신호를 수신할 수 있다. 이에, 안테나(110)를 통해 선택부(150)에서 선택된 파형을 가지는 레이다 빔이 외부로 방사되고, 방사된 레이다 빔이 표적에 반사되어 발생하는 수신신호가 안테나(110)를 통해 측정부(120)로 전달될 수 있다.
측정부(120)는 안테나(110)와 연결된다. 이에, 안테나(110)로 수신되는 수신신호가 측정부(120)로 전달될 수 있다. 측정부(120)는 안테나(110)로 수신되는 수신신호를 처리하여, 표적의 측정 정보를 산출할 수 있다.
예를 들어, 측정부(120)가 수행하는 처리는, 아날로그-디지털 변환 처리, 펄스 압축 처리, 이동 표적 표시 처리 등을 포함할 수 있다. 측정부(120)는 처리된 신호를 분석하여 표적에 대한 정보를 획득할 수 있다.
제1 산출부(130)에는 레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보(또는, 가용 PRI Set 정보), 및 클러터 정보가 입력될 수 있다. 제1 산출부(130)는 입력된 정보들을 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출할 수 있다. 제1 산출부(130)는, 거리 퀄리티 산출부(131) 및 속도 퀄리티 산출부(132)를 포함한다.
이때, 레이다 파라미터는 레이다의 운용 주파수, 및 듀티 등을 포함할 수 있고, 클러터 정보는 지형 클러터가 표적에서 반사되는 수신신호에 영향을 주는 최소거리, 및 클러터의 속도 성분 등을 포함할 수 있다. 거리 퀄리티(Range Quality)는 레이다(100)로 표적을 확인할 수 있는 거리 범위를 의미하고, 속도 퀄리티(Velocity Quality)는 레이다(100)로 표적을 확인할 수 있는 속도 범위를 의미한다.
거리 퀄리티 산출부(131)는 미리 설정된 설정 거리범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 거리 퀄리티 함수를 구할 수 있다. 이때, 거리 퀄리티 산출부(131)가 거리 퀄리티 함수를 구하는 과정은, 하기의 레이다의 운용방법에서 상세하게 설명하기로 한다.
속도 퀄리티 산출부(132)는 미리 설정된 설정 속도범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 속도 퀄리티 함수를 구할 수 있다. 이때, 속도 퀄리티 산출부(132)가 거리 퀄리티 함수를 구하는 과정은, 하기의 레이다의 운용방법에서 상세하게 설명하기로 한다.
제2 산출부(140)는 제1 산출부(130)와 연결된다. 이에, 거리 퀄리티 산출부(131)에서 산출된 거리 퀄리티 함수와, 속도 퀄리티 산출부(132)에서 산출된 속도 퀄리티 함수가 제2 산출부(140)로 전달될 수 있다. 제2 산출부(140)는 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티(Global Quality)를 산출할 수 있다.
또한, 제2 산출부(140)는 모든 펄스 반복주기(PRI: Pulse Repetition Interval) 구간에서 글로벌 퀄리티를 산출할 수 있다. 이에, 복수개의 펄스 반복주기 각각에 대응하도록, 글로벌 퀄리티는 복수개가 산출될 수 있다.
이때, 글로벌 퀄리티는 거리 퀄리티와 속도 퀄리티를 통합한 결과이다. 따라서, 글로벌 퀄리티는 레이다(100)가 표적을 확인할 수 있는 거리 범위와 속도 범위를 모두 고려하여 산출된 결과이다. 이에, 글로벌 퀄리티는 각 펄스 반복주기에서 선택된 최적의 결과일 수 있다.
선택부(150)는 제2 산출부(140)와 연결된다. 선택부(150)는 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택할 수 있다. 즉, 각 펄스 반복주기에서 선택된 최적의 결과들 중 가장 최적의 결과를 찾을 수 있다. 선택부(150)는 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영할 수 있다. 따라서, 최적의 파형을 가지는 레이다 빔을 방사할 수 있기 때문에, 레이다 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다는 표적을 탐지 추적하는 장치이다. 도 2를 참조하면, 레이다(100)는, 안테나(110), 측정부(120), 필터부(160), 제1 산출부(130), 제2 산출부(140), 및 선택부(150)를 포함한다.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다는, 안테나, 측정부, 제1 산출부, 제2 산출부, 및 선택부의 구조가 동일할 수 있다. 따라서, 이러한 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
필터부(160)는 측정부(120)와 연결될 수 있다. 이에, 측정부(120)에서 산출된 결과가 필터부(160)에 입력될 수 있다. 따라서, 필터부(160)는 측정부(120)에서 산출된 표적의 측정 정보를 필터링하여, 표적의 거리와 속도를 추정할 수 있다. 즉, 필터부(160)는 측정부(120)가 산출한 결과에서 노이즈를 제거하여 정확도를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 필터부(160)는 추정한 표적의 거리와 속도를 이용하여, 다음 표적의 위치를 예측할 수 있다. 이에, 레이다 빔이 방사되어야 할 위치를 예측할 수 있다. 따라서, 필터부(160)에서 예측된 정보를 다음 레이저 빔의 파형을 선택하는데 이용할 수 있다.
예를 들어, 필터부(160)에서 예측된 정보는 제1 산출부(130)에 전달될 수 있다. 따라서, 제1 산출부(130)는 필터부(160)에서 전달되는 정보와 그 밖의 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와, 속도 퀄리티 함수를 산출할 수 있다. 이에, 제2 산출부(140)는 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 이용하여 글로벌 퀄리티들을 산출할 수 있고, 선택부(150)는 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하여 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영할 수 있다.
이처럼 레이다 파라미터와 표적 추적 정보를 활용하여 최적의 레이다 빔 파형을 선택할 수 있다. 따라서, 실시간으로 최적의 파형을 선택하여 사용할 수 있다. 이에, 표적의 탐지 추적 시간을 감소시켜, 표적을 탐지 또는 추적하면서 레이다 자원의 사용률을 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다의 운용방법을 나타내는 플로우 차트이다. 하기에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다의 운용방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다의 운용방법은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 레이다를 운용하는 방법일 수 있다. 도 3을 참조하면 레이다의 운용방법은, 표적에 반사되어 발생하는 수신신호를 안테나로 수신하고, 수신신호를 처리하여 표적의 측정 정보를 산출하는 과정(S110), 레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출하는 과정(S120), 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출하는 과정(S130), 및 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영하는 과정(S140)을 포함한다.
우선, 표적에 반사되어 발생하는 수신신호를 안테나(110)로 수신할 수 있다. 안테나(110)가 수신신호를 측정부(120)에 전달해주면, 측정부(120)는 수신신호를 처리하여 표적의 측정 정보를 산출할 수 있다.
그 다음, 다음에 방사할 레이다 빔의 파형을 선정하는 작업이 수행될 수 있다. 레이다 빔의 파형을 선정하기 위해, 레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 각각 산출할 수 있다.
이때, 레이다 파라미터는 레이다의 운용 주파수, 및 듀티 등을 포함할 수 있고, 클러터 정보는 지형 클러터가 표적에서 반사되는 수신신호에 영향을 주는 최소거리, 및 클러터의 속도 성분 등을 포함할 수 있다. 거리 퀄리티(Range Quality)는 레이다(100)로 표적을 확인할 수 있는 거리 범위를 의미하고, 속도 퀄리티(Velocity Quality)는 레이다(100)로 표적을 확인할 수 있는 속도 범위를 의미한다.
거리 퀄리티 함수는, 제1 산출부(130)에 구비되는 거리 퀄리티 산출부(131)에서 산출될 수 있다. 즉, 거리 퀄리티 산출부(131)가, 미리 설정된 설정 거리범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 거리 퀄리티 함수를 구할 수 있다. 거리 퀄리티 함수는, 거리 퀄리티 기반으로 설정되는 퍼지 멤버십 함수(Fuzzy Membership Function)일 수 있다.
먼저, 거리 퀄리티 산출부(131)는 모호거리(Ambiguous Range)를 산출할 수 있다. Ramb은 모호거리, C는 빛의 속도, PRI는 펄스 반복주기라고 하면, 모호거리는 하기의 식(1)에 의해 산출될 수 있다.
식(1): Ramb = C × (PRI / 2)
모호거리가 산출되면, 거리 퀄리티 산출부(131)는 산출된 모호거리를 이용하여 설정 거리범위를 설정할 수 있다. 즉, 0 이상 내지 Ramb 이하 범위를 설정 거리범위로 설정할 수 있다.
그 다음, 거리 퀄리티 산출부(131)는 설정 거리범위인 0 이상 내지 Ramb 이하에서 거리 퀄리티 함수를 계산할 수 있다. 설정 거리범위 내에서, 송신되는 레이다 빔의 펄스에 해당하는 구간을 설정하고, 클러터가 존재하는 구간인 클러터 영역(Rclutter)은 0으로 설정할 수 있다. 그리고 클러터 영역이 끝나는 지점부터, 클러터 영역의 2배에 이르는 구간(2*Rclutter)에서 0부터 1까지 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 거리 퀄리티 함수를 구할 수 있다. 즉, 표적이 거리 클러터 영역에 존재하는 경우에 표적을 탐지할 수 없기 때문에 클러터가 존재하는 구간인 클러터 영역의 퀄리티를 0으로 설정한다. 클러터 영역의 2배에 이르는 구간에서 클러터의 영향을 완전히 벗어날 수 있다. 따라서, 이것을 정규화하여 거리 퀄리팀 함수가 0~1로 선형적으로 증가하게 설계할 수 있다.
속도 퀄리티 함수는, 제1 산출부(130)에 구비되는 속도 퀄리티 산출부(132)에서 산출될 수 있다. 즉, 속도 퀄리티 산출부(132)가, 미리 설정된 설정 속도범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 속도 퀄리티 함수를 구할 수 있다. 속도 퀄리티 함수는, 속도 퀄리티 기반으로 설정되는 퍼지 멤버십 함수(Fuzzy Membership Function)일 수 있다.
먼저, 속도 퀄리티 산출부(132)는 모호속도(Ambiguous Velocity)를 산출할 수 있다. Vamb은 모호속도, λ는 빛의 속도 / 레이다 운용주파수, PRI는 펄스 반복주기라고 하면, 모호속도는 하기의 식(2)에 의해 산출될 수 있다.
식(2): Vamb = λ / (2 × PRI)
모호속도가 산출되면, 속도 퀄리티 산출부(132)는 산출된 모호속도를 이용하여 설정 속도범위를 설정할 수 있다. 즉, -0.5*Vamb 이상 내지 +0.5*Vamb 이하 범위를 설정 속도범위로 설정할 수 있다.
그 다음, 속도 퀄리티 산출부(132)는 설정 속도범위인 -0.5*Vamb 이상 내지 +0.5*Vamb 이하에서 거리 퀄리티 함수를 계산할 수 있다. 설정 속도범위 내에서, 클러터가 존재하는 음의 클러터(-Vamb)부터 양의 클러터(Vamb)까지의 구간은 0으로 설정하고, 음의 클러터가 2배인 구간(-2*Vamb)부터 양의 클러터가 2배인 구간(2*Vamb)에서 0부터 1까지 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 속도 퀄리티 함수를 구할 수 있다. 즉, 표적이 속도 클러터 영역에 존재할 경우에 표적을 탐지할 수 없기 때문에, 클러터가 존재하는 구간인 클러터 영역의 퀄리티를 0으로 설정한다. 클러터 영역의 2배에 이르는 구간에서 클러터의 영향을 완전히 벗어날 수 있다. 따라서, 이것을 정규화하여 속도 퀄리팀 함수가 0~1로 선형적으로 증가하게 설계할 수 있다.
이때, 거리 퀄리티 함수를 구하는 작업이 수행된 후 속도 퀄리티 함수를 구비하는 작업이 수행되거나, 속도 퀄리티 함수를 구하는 작업이 수행된 후 거리 퀄리티 함수를 구비하는 작업이 수행될 수 있다. 또는, 두 작업이 함께 수행될 수도 있다.
거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수가 산출되면, 글로벌 퀄리티(Global Quality)를 산출하는 작업이 수행될 수 있다. 글로벌 퀄리티는 제2 산출부(140)에서 산출할 수 있다. 글로벌 퀄리티는, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정된다. 교차점은 퍼지추론의 min() 연산을 이용하여, 모든 펄스 반복주기 구간(PRI: Pulse Repetition Interval)에서 산출할 수 있다. 즉, 글로벌 퀄리티는 min(Range Quality, Velocity Quality)로 구해질 수 있다.
또한, 제2 산출부(140)는 모든 펄스 반복주기 구간에서 글로벌 퀄리티를 산출할 수 있다. 이에, 복수개의 펄스 반복주기 각각에 대응하도록, 글로벌 퀄리티는 복수개가 산출될 수 있다.
그 다음, 산출된 글로벌 퀄리티들은 선택부(150)로 전달될 수 있다. 선택부(150)는 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택할 수 있다. 즉, 각 펄스 반복주기에서 선택된 최적의 결과들 중 가장 최적의 결과를 찾을 수 있다. 선택부(150)는 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영할 수 있다. 따라서, 최적의 파형을 가지는 레이다 빔을 방사할 수 있기 때문에, 레이다 자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 상세하게는 거리 퀄리티가 1이더라도 속도 퀄리티가 0이면 표적을 탐지할 수 없다. 이에, 최적의 PRI를 선택하기 위해 모든 PRI의 거리 퀄리티 및 속도 퀄리티를 각각 계산하여, PRI 별로 나온 거리 퀄리티 또는 속도 퀄리티 중 최소 퀄리티를 선택한 후, 그 중 가장 높은 퀄리티 값을 갖는 PRI를 선택할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다의 운용방법을 나타내는 플로우 차트이다. 하기에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다의 운용방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다의 운용방법은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 2의 레이다를 운용하는 방법일 수 있다. 도 4를 참조하면 레이다의 운용방법은, 표적에 반사되어 발생하는 수신신호를 안테나로 수신하고, 수신신호를 처리하여 표적의 측정 정보를 산출하는 과정(S110), 산출된 표적의 측정 정보를 필터링하여, 표적의 거리와 속도를 추정하는 과정(S115), 레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출하는 과정(S120), 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출하는 과정(S130), 및 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영하는 과정(S140)을 포함한다.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이다의 운용방법과, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이다의 운용방법은, S110, S120, S130, 및 S140 과정을 동일하게 수행할 수 있다. 따라서, 이러한 과정들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
표적에 반사되어 발생하는 수신신호를 안테나(110)로 수신하고, 측정부(120)는 수신신호를 처리하여 표적의 측정 정보를 산출할 수 있다. 표적의 측정정보는 필터부(160)에 전달될 수 있다. 필터부(160)는 측정부(120)에서 산출된 표적의 측정 정보를 필터링하여, 표적의 거리와 속도를 추정할 수 있다. 즉, 필터부(160)는 측정부(120)가 산출한 결과에서 노이즈를 제거하여 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 필터부(160)에서는 추정한 표적의 거리와 속도를 이용하여, 다음 표적의 위치를 예측할 수 있다. 이에, 레이다 빔이 방사되어야 할 위치를 예측할 수 있다. 따라서, 필터부(160)에서 예측된 정보를 다음 레이저 빔의 파형을 선택하는데 이용할 수 있다.
예를 들어, 필터부(160)에서 예측된 정보는 제1 산출부(130)에 전달될 수 있다. 따라서, 제1 산출부(130)는 필터부(160)에서 전달되는 정보와 그 밖의 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와, 속도 퀄리티 함수를 산출할 수 있다. 이에, 제2 산출부(140)는 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 이용하여 글로벌 퀄리티들을 산출할 수 있고, 선택부(150)는 산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하여 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영할 수 있다.
이처럼 레이다 파라미터와 표적 추적 정보를 활용하여 최적의 레이다 빔 파형을 선택할 수 있다. 따라서, 실시간으로 최적의 파형을 선택하여 사용할 수 있다. 이에, 표적의 탐지 추적 시간을 감소시켜, 표적을 탐지 또는 추적하면서 레이다 자원의 사용률을 최소화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 레이다 110: 안테나
120: 측정부 130: 제1 산출부
131: 거리 퀄리티 산출부 132: 속도 퀄리티 산출부
140: 제2 산출부 150: 선택부

Claims (13)

  1. 레이다 빔을 송신하고, 수신신호를 수신할 수 있는 안테나;
    안테나로 수신되는 수신신호를 처리하여, 표적의 측정 정보를 산출할 수 있는 측정부;
    레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출할 수 있는 제1 산출부;
    상기 거리 퀄리티 함수와 상기 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출할 수 있는 제2 산출부; 및
    산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영할 수 있는 선택부;를 포함하는 레이다.
  2. 레이다 빔을 송신하고, 수신신호를 수신할 수 있는 안테나;
    안테나로 수신되는 수신신호를 처리하여, 표적의 측정 정보를 산출할 수 있는 측정부;
    상기 측정부에서 산출된 표적의 측정 정보를 필터링하여, 표적의 거리와 속도를 추정하고, 다음 표적의 위치를 예측할 수 있는 필터부;
    레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출할 수 있는 제1 산출부;
    상기 거리 퀄리티 함수와 상기 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출할 수 있는 제2 산출부; 및
    산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영할 수 있는 선택부;를 포함하는 레이다.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 산출부는,
    미리 설정된 설정 거리범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 거리 퀄리티 함수를 구할 수 있는 거리 퀄리티 산출부; 및
    미리 설정된 설정 속도범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 속도 퀄리티 함수를 구할 수 있는 속도 퀄리티 산출부;를 포함하는 레이다.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 레이다 파라미터는, 레이다의 운용 주파수, 및 듀티를 포함하고,
    상기 클러터 정보는, 지형 클러터가 표적에서 반사되는 수신신호에 영향을 주는 최소거리, 및 클러터의 속도 성분을 포함하는 레이다.
  5. 표적에 반사되어 발생하는 수신신호를 안테나로 수신하고, 수신신호를 처리하여 표적의 측정 정보를 산출하는 과정;
    레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출하는 과정;
    상기 거리 퀄리티 함수와 상기 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출하는 과정; 및
    산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영하는 과정;을 포함하는 레이다의 운용방법.
  6. 표적에 반사되어 발생하는 수신신호를 안테나로 수신하고, 수신신호를 처리하여 표적의 측정 정보를 산출하는 과정;
    산출된 표적의 측정 정보를 필터링하여, 표적의 거리와 속도를 추정하는 과정;
    레이다 파라미터, 가용 펄스 반복주기 세트 정보, 및 클러터 정보를 이용하여, 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출하는 과정;
    상기 거리 퀄리티 함수와 상기 속도 퀄리티 함수가 교차하는 교차점으로 결정되는 글로벌 퀄리티를, 모든 펄스 반복주기 구간에서 산출하는 과정; 및
    산출된 글로벌 퀄리티들 중 최대값에 해당하는 펄스 반복주기를 선택하고, 선택된 펄스 반복주기를 레이다 빔의 파형에 반영하는 과정;을 포함하는 레이다의 운용방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 거리 퀄리티 함수와 속도 퀄리티 함수를 산출하는 과정은,
    미리 설정된 설정 거리범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 거리 퀄리티 함수를 구하는 과정; 및
    미리 설정된 설정 속도범위 내에서, 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 속도 퀄리티 함수를 구하는 과정;을 포함하는 레이다의 운용방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 미리 설정된 설정 거리범위 내에서 거리 퀄리티 함수를 구하기 전에,
    모호거리를 산출하는 과정; 및
    상기 설정 거리범위를 상기 모호거리를 이용하여 설정하는 과정;을 더 포함하는 레이다의 운용방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 모호거리는 하기의 식(1)에 의해 산출되고, 상기 설정 거리범위는 0 이상 내지 모호거리 이하 범위인 레이다의 운용방법.
    식(1): Ramb = C × (PRI / 2)
    (여기서, Ramb은 모호거리, C는 빛의 속도, PRI는 펄스 반복주기임)
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 미리 설정된 설정 거리범위 내에서 거리 퀄리티 함수를 구하는 과정은,
    상기 설정 거리범위 내에서, 송신되는 레이다 빔의 펄스에 해당하는 구간과 클러터가 존재하는 구간인 클러터 영역은 0으로 설정하고, 상기 클러터 영역이 끝나는 지점부터, 상기 클러터 영역의 2배에 이르는 구간에서 0부터 1까지 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 거리 퀄리티 함수를 구하는 과정을 포함하는 레이다의 운용방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 미리 설정된 설정 속도범위 내에서 속도 퀄리티 함수를 구하기 전에,
    모호속도를 산출하는 과정; 및
    상기 설정 속도범위를 상기 모호속도를 이용하여 설정하는 과정;을 더 포함하는 레이다의 운용방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 모호속도는 하기의 식(2)에 의해 산출되고, 상기 설정 속도범위는 -0.5*모호속도 이상 내지 +0.5*모호속도 이하 범위인 레이다의 운용방법.
    식(2): Vamb = λ / (2 × PRI)
    (여기서, Vamb은 모호속도, λ는 빛의 속도 / 레이다 운용주파수, PRI는 펄스 반복주기임)
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 미리 설정된 설정 속도범위 내에서 속도 퀄리티 함수를 구하는 과정은,
    상기 설정 거리범위 내에서, 클러터가 존재하는 음의 클러터부터 양의 클러터까지의 구간은 0으로 설정하고, 음의 클러터가 2배인 구간부터 양의 클러터가 2배인 구간에서 0부터 1까지 선형으로 증가하는 기울기를 가지는 속도 퀄리티 함수를 구하는 과정을 포함하는 레이다의 운용방법.
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