KR102197291B1 - radar receiver - Google Patents

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KR102197291B1
KR102197291B1 KR1020190060387A KR20190060387A KR102197291B1 KR 102197291 B1 KR102197291 B1 KR 102197291B1 KR 1020190060387 A KR1020190060387 A KR 1020190060387A KR 20190060387 A KR20190060387 A KR 20190060387A KR 102197291 B1 KR102197291 B1 KR 102197291B1
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전현무
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Abstract

본 발명은 사전 정보와 테스트 셀 데이터를 이용하여 비균질성 및 비정상성의 특성을 지닌 클러터를 제거하는 레이더 수신 장치 및 이의 클러터 억제 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 사전 정보 기반의 클러터 억제 방법은, 사전 정보를 이용하여 1차 클러터 신호를 생성하는 단계, 상기 1차 클러터 신호의 주파수 범위를 추정하는 단계 및 상기 1차 클러터 신호의 공분산 행렬을 계산하여 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to a radar receiving apparatus and a clutter suppression method thereof for removing clutter having inhomogeneity and abnormality characteristics by using prior information and test cell data. The clutter suppression method based on prior information according to an embodiment of the present invention includes the steps of generating a first clutter signal using the prior information, estimating a frequency range of the first clutter signal, and the first It may include the step of suppressing the clutter signal of the radar received signal by calculating a covariance matrix of the clutter signal.

Description

레이더 수신 장치{radar receiver}Radar receiver

본 발명은 레이더 수신 장치 및 이의 클러터 억제 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사전 정보와 테스트 셀 데이터를 이용하여 비균질성 및 비정상성의 특성을 지닌 클러터를 제거하는 레이더 수신 장치 및 이의 클러터 억제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radar receiving apparatus and a clutter suppression method thereof, and more particularly, a radar receiving apparatus for removing clutter having inhomogeneity and abnormality characteristics using prior information and test cell data, and a clutter suppression method thereof It is about.

시공간 적응 레이다(space-time adaptive radar)는 표적의 탐지 성능을 향상시키기 위하여 공간(spatial)과 시간(temporal)으로 2차원 이득을 얻을 수 있는 레이더 시스템이다. 이러한 레이더 시스템은 표적에 대한 탐지 성능뿐만 아니라 공간과 시간에 대한 신호 처리를 활용하여 클러터(clutter)를 효과적으로 제거할 수 있으며 이러한 신호처리 방식을 시-공간 적응 처리(space-time adaptvie processing, STAP)라고 한다. 레이더 수신 신호는 레이더 송신 신호가 표적에 의해 산란된 표적 신호와 주변 환경들에 의해 산란된 클러터 및 기타 잡음으로 구성된다. 클러터는 표적 신호에 간섭을 일으키며, 클러터가 강한 경우 표적 신호를 마스킹(masking)하여 표적 탐지를 어렵게 할 수 있다. 따라서, 표적 탐지의 정확성을 높이기 위해서는 레이더 수신 신호에서 클러터 성분을 효과적으로 억제하는 기술이 요구된다.A space-time adaptive radar is a radar system capable of obtaining two-dimensional gains in spatial and temporal terms in order to improve target detection performance. Such a radar system can effectively remove clutter by utilizing signal processing for space and time as well as target detection performance, and this signal processing method is used in space-time adaptvie processing (STAP). ). The radar received signal consists of a target signal scattered by a radar transmission signal and a clutter and other noise scattered by surrounding environments. Clutter interferes with the target signal, and if the clutter is strong, the target signal may be masked to make target detection difficult. Therefore, in order to increase the accuracy of target detection, a technique for effectively suppressing the clutter component in the radar received signal is required.

시공간 적응 처리 기술의 핵심은 테스트 셀(test cell)에 해당하는 클러터를 추정하는데 있다 RMB(Reed, Mallet, and Brennan) 법칙은 균질한(homogeneous) 클러터 환경과 IID(Independent identically distributed) 가정 하에서 최적 필터(matched filter) 대비 3dB 이내의 손실(loss)를 얻기 위해서는 '2×소자 수×펄스 수'에 해당하는 훈련(training) 데이터가 요구됨을 이론적으로 보였다. 하지만, '2×소자 수×펄스 수'에 해당하는 훈련 데이터 양은 지나치게 방대하고 비균질한 클러터 환경에서는 IID 가정을 할 수 없으므로 테스트 셀의 클러터를 추정하는데 한계가 있다. 이러한 문제를 다루기 위해 훈련 데이터를 줄이기 위한 연구가 다양하게 진행되었지만, 실제 환경에서 발생하는 비정상적이고 비균질한 특성을 지닌 클러터에 대해서 제한적인 억제 성능을 보임에 따라 사전정보를 이용한 클러터 억제 기술이 새롭게 제안되었으나, 여전히 훈련 데이터에 의존하거나 클러터의 ICM(intrinsic clutter motion) 특성에 의해 그 성능이 매우 저하되는 문제점이 있었다.The core of the spatio-temporal adaptive processing technology is to estimate the clutter corresponding to a test cell. The RMB (Reed, Mallet, and Brennan) law is based on a homogeneous clutter environment and an independent identically distributed (IID) assumption. It was theoretically shown that training data corresponding to '2 × number of elements × number of pulses' is required to obtain a loss of less than 3 dB compared to the matched filter. However, there is a limit to estimating the clutter of the test cell because the amount of training data corresponding to '2 × number of devices × number of pulses' is too large and an IID assumption cannot be made in a heterogeneous clutter environment. In order to deal with this problem, various studies have been conducted to reduce training data, but the clutter suppression technology using prior information has shown limited suppression performance for the clutter with abnormal and inhomogeneous characteristics occurring in the real environment. Although newly proposed, there is still a problem in that the performance is very degraded due to the intrinsic clutter motion (ICM) characteristics of the clutter or depending on training data.

본 발명은 모노스태틱과 바이스태틱 레이더 환경에서 CUT(Cell Under Test) 데이터와 사전정보만을 이용하여 비균질성과 비정상성한 특성을 지닌 클러터의 공분산을 추정하고 레이더 수신 신호로부터 클러터 신호를 제거할 수 있는 레이더 수신 장치 및 이의 클러터 억제 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is capable of estimating the covariance of clutter having inhomogeneity and abnormal characteristics using only CUT (Cell Under Test) data and prior information in monostatic and bistatic radar environments, and removing the clutter signal from the radar received signal. It is to provide a radar receiving apparatus and a clutter suppression method thereof.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. I will be able to.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 사전 정보 기반의 클러터 억제 방법은, 사전 정보를 이용하여 1차 클러터 신호를 생성하는 단계; 상기 1차 클러터 신호의 주파수 범위를 추정하는 단계; 및 상기 1차 클러터 신호의 공분산 행렬을 계산하여 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above technical problem, a clutter suppression method based on prior information according to an embodiment of the present invention includes: generating a first clutter signal using the prior information; Estimating a frequency range of the primary clutter signal; And calculating a covariance matrix of the primary clutter signal to suppress the clutter signal of the radar received signal.

실시예에 따라, 상기 사전 정보는 레이더 송신 장치와 레이더 수신 장치 각각의 속도 벡터 및 단위 벡터를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the dictionary information may include a velocity vector and a unit vector of each of the radar transmission device and the radar reception device.

실시예에 따라, 상기 클러터 신호를 억제하는 단계는 상기 공분산 행렬을 이용하여 상기 레이더 수신 신호에 대한 내적 연산을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, suppressing the clutter signal may include performing a dot product operation on the radar received signal using the covariance matrix.

본 발명의 다른 실시예에 따른 사전 정보 기반의 클러터 억제 방법은, 사전 정보에 기반하여 생성된 1차 클러터 신호와 레이더 수신 신호를 이용하여 공분산 행렬을 계산하는 단계; 및 상기 공분산 행렬에 기초하여 상기 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a clutter suppression method based on prior information includes: calculating a covariance matrix using a first-order clutter signal and a radar reception signal generated based on the prior information; And suppressing a clutter signal of the radar reception signal based on the covariance matrix.

실시예에 따라, 상기 사전 정보는 훈련(training) 데이터와는 무관할 수 있다.Depending on the embodiment, the dictionary information may be irrelevant to training data.

실시예에 따라, 상기 레이더 수신 신호에 포함된 클러터는 비균질성 및 비정상성의 특성을 가질 수 있다.According to an embodiment, the clutter included in the radar reception signal may have inhomogeneity and abnormality characteristics.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사전 정보 기반의 클러터 억제 방법은, 비균질성 및 비정상성의 특성을 갖는 클러터를 포함하는 레이더 수신 신호를 수신하는 단계; 사전 정보를 이용하여 생성된 1차 클러터 신호의 주파수 범위를 추정하는 단계; 및 상기 1차 클러터 신호의 공분산 행렬을 계산하여 상기 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method for suppressing clutter based on prior information includes: receiving a radar reception signal including a clutter having inhomogeneity and abnormality; Estimating a frequency range of the generated primary clutter signal using the prior information; And calculating a covariance matrix of the primary clutter signal to suppress a clutter signal of the radar received signal.

실시예에 따라, 상기 레이더 수신 신호를 수신하는 단계는, M(M은 1이상의 정수)개의 펄스를 사용하고 N(N은 1이상의 정수)개의 소자로 구성된 선형 배열 안테나를 통해 레이더 수신 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, in the step of receiving the radar reception signal, the radar reception signal is received through a linear array antenna consisting of M (M is an integer greater than 1) pulses and N (N is an integer greater than 1) elements. It may include the step of.

실시예에 따라, 상기 사전 정보는 레이더 송신 장치와 레이더 수신 장치 각각의 속도 벡터 및 단위 벡터를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the dictionary information may include a velocity vector and a unit vector of each of the radar transmission device and the radar reception device.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 수신 장치는, 사전 정보를 이용하여 1차 클러터 신호를 생성하는 클러터 신호 생성부; 상기 1차 클러터 신호의 주파수 범위를 추정하는 주파수 범위 결정부; 및 상기 1차 클러터 신호의 공분산 행렬을 계산하여 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 클러터 신호 억제부를 포함할 수 있다.A radar receiving apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a clutter signal generator configured to generate a primary clutter signal using advance information; A frequency range determination unit estimating a frequency range of the primary clutter signal; And a clutter signal suppressor configured to suppress a clutter signal of a radar received signal by calculating a covariance matrix of the first clutter signal.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더 수신 장치는, 사전 정보에 기반하여 생성된 1차 클러터 신호와 레이더 수신 신호를 이용하여 공분산 행렬을 계산하는 공분산 행렬 계산부; 및 상기 공분산 행렬에 기초하여 상기 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 클러터 신호 억제부를 포함할 수 있다.A radar reception apparatus according to another embodiment of the present invention includes: a covariance matrix calculator configured to calculate a covariance matrix using a first order clutter signal and a radar reception signal generated based on prior information; And a clutter signal suppressor configured to suppress a clutter signal of the radar reception signal based on the covariance matrix.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이더 수신 장치는, 비균질성 및 비정상성의 특성을 갖는 클러터를 포함하는 레이더 수신 신호를 수신하는 수신부; 사전 정보를 이용하여 생성된 1차 클러터 신호의 주파수 범위를 추정하는 주파수 범위 결정부; 및 상기 1차 클러터 신호의 공분산 행렬을 계산하여 상기 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 클러터 신호 억제부를 포함할 수 있다.A radar reception apparatus according to another embodiment of the present invention includes: a reception unit for receiving a radar reception signal including a clutter having inhomogeneity and abnormality; A frequency range determining unit for estimating a frequency range of the primary clutter signal generated by using the prior information; And a clutter signal suppressor configured to suppress a clutter signal of the radar received signal by calculating a covariance matrix of the first clutter signal.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 수신 장치 및 이의 클러터 억제 방법에 의하면, CUT 데이터 만을 이용하여 사전 정보 기반의 클러터 억제 기술을 이용함으로써 다수의 훈련 데이터가 요구되지 않아 연산량과 계산 시간이 단축될 수 있고, ICM에 의한 클러터 스펙트럼의 퍼짐 현상을 CUT 데이터로부터 추정할 수 있으므로, 비균질성 및 비정상성의 특성을 갖는 클러터를 효과적으로 제거할 수 있다.According to the radar receiving apparatus and the clutter suppression method according to the exemplary embodiment of the present invention configured as described above, a plurality of training data is not required by using a clutter suppression technology based on prior information using only CUT data. Since the calculation time can be shortened and the spreading phenomenon of the clutter spectrum due to ICM can be estimated from CUT data, it is possible to effectively remove the clutter having inhomogeneity and abnormality characteristics.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. will be.

도 1은 바이스태틱 레이더 환경을 도식화한 도면이다.
도 2는 표적 신호가 포함된 특정 CUT로부터 수신된 신호의 angle-Doppler 평면에서의 스펙트럼을 나타낸다.
도 3은 수학식 5를 이용하여 계산된 클러터의 angle-Doppler 평면에서의 스펙트럼을 나타낸다.
도 4는 CUT 데이터와 후보 클러터 신호와의 상관도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클러터 억제 알고리즘을 적용한 출력 신호의 angle-Doppler 스펙트럼이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 수신 장치를 간략히 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 클러터 신호 처리부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a schematic diagram of a bistatic radar environment.
2 shows the spectrum in the angle-Doppler plane of a signal received from a specific CUT containing a target signal.
3 shows the spectrum in the angle-Doppler plane of the clutter calculated using Equation 5.
4 shows a correlation between CUT data and candidate clutter signals.
5 is an angle-Doppler spectrum of an output signal to which a clutter suppression algorithm according to an embodiment of the present invention is applied.
6 is a schematic block diagram of a radar receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating an operation of the clutter signal processor shown in FIG. 6.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시 예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments described below are only for explaining in detail enough that a person having ordinary knowledge in the technical field of the present invention can easily carry out the invention, and this limits the protection scope of the present invention. Does not mean. In addition, in describing various embodiments of the present invention, the same reference numerals will be used for components having the same technical characteristics.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

도 1은 바이스태틱 레이더 환경을 도식화한 도면이다.1 is a schematic diagram of a bistatic radar environment.

도 1을 참조하면, 바이스태틱(bistatic) 레이더 환경은 레이더 송신단과 레이더 수신단이 분리되어 이격된 구조로서, 레이더 송신단과 레이더 수신단이 일체로 형성되는 모노스태틱(monostatic) 레이더 환경과 구별된다. Referring to FIG. 1, a bistatic radar environment is a structure in which a radar transmitter and a radar receiver are separated and spaced apart, and is distinguished from a monostatic radar environment in which a radar transmitter and a radar receiver are integrally formed.

실제 레이더가 운용되는 환경에서 발생되는 클러터는 비균질성(heterogeneous)의 특성을 갖는 동시에 바이스태틱 레이더나 모노스태틱 non-sidelooking 레이더 구조인 경우는 클러터의 비정상성(nonstationary) 특성도 갖는다. 이러한 특성에 의해서 클러터 신호를 추정하는데 필요한 IID(Independent identically distributed) 훈련 데이터 개수를 확보하는데 제약이 따르므로 클러터 억제 성능이 저하될 수 밖에 없다. 본 발명은 모노스태틱 또는 바이스태틱 레이더 환경에서 CUT(Cell under test)에 대하여 사전 정보만을 이용하여 ICM(Intrinsic Clutter Motion)이 포함된 클러터를 추정함으로써, 훈련 데이터 없이 클러터를 억제하는 알고리즘을 제시하고자 한다. The clutter generated in the environment in which the actual radar is operated has a characteristic of heterogeneous, and at the same time, it has a nonstationary characteristic of the clutter in the case of a bistatic radar or a monostatic non-sidelooking radar structure. Due to this characteristic, there is a limitation in securing the number of independent identically distributed (IID) training data required to estimate a clutter signal, so the clutter suppression performance is inevitably deteriorated. The present invention proposes an algorithm for suppressing clutter without training data by estimating the clutter containing ICM (Intrinsic Clutter Motion) using only prior information for CUT (Cell under test) in a monostatic or bistatic radar environment. I want to.

모노스태틱 레이더는 바이스태틱 레이더 환경에서 송신단과 수신단이 동일한 경우로서 바이스태틱 레이더 환경의 특수한 일 예에 해당하므로, 본 명세서에서는 바이스태틱 레이더 환경임을 가정하고 서술하고자 한다.A monostatic radar is a case in which the transmitting end and the receiving end are the same in a bistatic radar environment and corresponds to a special example of a bistatic radar environment, and therefore, in the present specification, it is assumed that it is a bistatic radar environment.

레이더의 송신 장치(50)에서 방사된 송신 신호는 도 1과 같이 표적과 더불어 동일 거리(iso-range)에 존재하는 클러터 성분들에 산란되어 레이더의 수신 장치(100)로 수신된다. 여기서, 동일 거리는 송신 장치(50)와 표적의 거리 및 수신 장치(100)와 표적의 거리의 합과, 송신 장치(50)와 클러터의 거리 및 수신 장치(100)와 클러터의 거리의 합이 동일한 경우를 의미한다. 이하에서는 송신 장치(50)와 송신단, 그리고 수신 장치(100)와 수신단은 서로 동일한 의미인 바 혼용하여 기재하기로 한다.The transmission signal radiated from the radar transmission device 50 is scattered by clutter components existing at the same distance (iso-range) with the target as shown in FIG. 1 and received by the radar reception device 100. Here, the same distance is the sum of the distance between the transmitting device 50 and the target, the distance between the receiving device 100 and the target, and the distance between the transmitting device 50 and the clutter, and the distance between the receiving device 100 and the clutter. This means the same case. Hereinafter, since the transmitting device 50 and the transmitting end, and the receiving device 100 and the receiving end have the same meaning, they will be described interchangeably.

표적과 동일 거리에 존재하는 클러터 패치(patch)가 Nc 개로 구성되어 있는 경우 l 번째 클러터 패치와 레이더가 이루는 도플러 주파수는 다음의 수학식 1로 표현할 수 있다.When the clutter patches existing at the same distance from the target are composed of Nc pieces, the Doppler frequency formed by the l-th clutter patch and the radar may be expressed by Equation 1 below.

Figure 112019052792010-pat00001
Figure 112019052792010-pat00001

여기서,

Figure 112019052792010-pat00002
Figure 112019052792010-pat00003
는 송신단과 수신단 각각의 속도 벡터를 의미하고
Figure 112019052792010-pat00004
는 l번째 클러터 패치와 송신단이 이루는 단위 벡터,
Figure 112019052792010-pat00005
는 l번째 클러터 패치와 수신단이 이루는 단위 벡터,
Figure 112019052792010-pat00006
는 파장(wavelength)을 의미한다. M(M은 1이상의 정수)개의 펄스를 사용하고 N(N은 1이상의 정수)개의 소자로 구성된 선형 배열 안테나로 수신되는 신호
Figure 112019052792010-pat00007
는 다음의 수학식 2와 같다.here,
Figure 112019052792010-pat00002
Wow
Figure 112019052792010-pat00003
Represents the velocity vector of each of the transmitting and receiving ends,
Figure 112019052792010-pat00004
Is the unit vector formed by the l-th clutter patch and the transmitter,
Figure 112019052792010-pat00005
Is the unit vector formed by the l-th clutter patch and the receiver,
Figure 112019052792010-pat00006
Means wavelength. Signal received by a linear array antenna composed of M (M is an integer greater than 1) pulses and N (N is an integer greater than 1) elements
Figure 112019052792010-pat00007
Is as shown in Equation 2 below.

Figure 112019052792010-pat00008
Figure 112019052792010-pat00008

여기서, 아래 첨자 T와 l은 각각 표적과 클러터 패치를 의미하고,

Figure 112019052792010-pat00009
는 백색 잡음으로서
Figure 112019052792010-pat00010
을 따른다. 또한,
Figure 112019052792010-pat00011
는 Kronecker 연산을 의미한다.
Figure 112019052792010-pat00012
Figure 112019052792010-pat00013
은 각각 도플러(Doppler) 지향(Steering) 벡터와 공간(Spatial) 지향 벡터로서, 각각 다음의 수학식 3과 수학식 4과 같이 표현될 수 있다.Here, the subscripts T and l denote targets and clutter patches, respectively,
Figure 112019052792010-pat00009
Is white noise
Figure 112019052792010-pat00010
Follows. Also,
Figure 112019052792010-pat00011
Stands for Kronecker operation.
Figure 112019052792010-pat00012
Wow
Figure 112019052792010-pat00013
Is a Doppler (Steering) vector and a spatial (Spatial) oriented vector, respectively, and can be expressed as Equations 3 and 4 below, respectively.

Figure 112019052792010-pat00014
Figure 112019052792010-pat00014

Figure 112019052792010-pat00015
Figure 112019052792010-pat00015

여기서,

Figure 112019052792010-pat00016
Figure 112019052792010-pat00017
는 l 번째 클러터 패치에 의해서 수신단에 수신되는 신호의 입사각과 수신단의 위치벡터를 각각 의미한다. 따라서, 수학식 2 우변의 첫 번째 항은 표적 신호이고, 두 번째 항은 표적과 동일 거리에 존재하는 클러터를 나타낸다. 레이더의 송수신 위치 정보와 이동에 대한 운용정보를 사전정보로 활용하면 CUT의 클러터
Figure 112019052792010-pat00018
는 다음의 수학식 5와 같이 이론적으로 모델링하여 계산할 수 있다.here,
Figure 112019052792010-pat00016
Wow
Figure 112019052792010-pat00017
Denotes the incidence angle of the signal received at the receiving end by the l-th clutter patch and the position vector of the receiving end, respectively. Therefore, the first term on the right side of Equation 2 is the target signal, and the second term represents the clutter existing at the same distance as the target. CUT's clutter by using radar transmission/reception location information and movement information as advance information
Figure 112019052792010-pat00018
Can be calculated by theoretically modeling as shown in Equation 5 below.

Figure 112019052792010-pat00019
Figure 112019052792010-pat00019

이때, 클러터의 진폭의 통계적 특성은 알 수 없으므로,

Figure 112019052792010-pat00020
이라고 가정하기로 한다.At this time, since the statistical characteristics of the amplitude of the clutter are unknown,
Figure 112019052792010-pat00020
Let's assume.

수신 신호

Figure 112019052792010-pat00021
에 포함된 클러터는 레이더와 동일 거리에 존재하는 클러터와의 거리, 레이더 송수신기의 위치, 그리고 레이더 송수신기의 속도벡터에 의해서 결정되며 angle-Doppler 평면에서 보면 연속된 릿지(Ridge) 형태를 갖는다.Receive signal
Figure 112019052792010-pat00021
The clutter included in is determined by the distance to the clutter existing at the same distance as the radar, the position of the radar transceiver, and the speed vector of the radar transceiver, and has a continuous ridge shape when viewed from the angle-Doppler plane.

도 2는 표적 신호가 포함된 특정 CUT로부터 수신된 신호의 angle-Doppler 평면에서의 스펙트럼을 나타낸다. 도 3은 수학식 5를 이용하여 계산된 클러터의 angle-Doppler 평면에서의 스펙트럼을 나타낸다.2 shows the spectrum in the angle-Doppler plane of a signal received from a specific CUT containing a target signal. 3 shows the spectrum in the angle-Doppler plane of the clutter calculated using Equation 5.

도 2와 도 3을 참조하면, 도 2와 도 3 각각의 오른쪽에 있는 그라데이션 바(Gradation bar)는 신호의 파워를 표현한 것으로 단위는 [dB]이다. 2 and 3, a gradation bar on the right side of each of FIGS. 2 and 3 represents the power of a signal, and the unit is [dB].

도 2에 도시된 클러터의 스펙트럼은 클러터 패치의 RCS(Rader Cross Section) 값에 따라서 클러터 릿지를 이루는 각각의 angle-Doppler 지점들의 진폭 값이 변하며, 또한 클러터의 ICM에 의해서 클러터 릿지의 퍼짐(Spread) 현상이 발생한다. The spectrum of the clutter shown in FIG. 2 changes the amplitude value of each angle-Doppler point constituting the clutter ridge according to the RCS (Rader Cross Section) value of the clutter patch, and also the clutter ridge by ICM of the clutter The spread phenomenon of occurs.

도 3에는 수학식 5를 이용하여 계산한 CUT의 클러터

Figure 112019052792010-pat00022
의 angle-Doppler 스펙트럼이 도시되어 있다. 도 2와 비교해보면 클러터 릿지의 형태는 유사하지만 수학식 5는 클러터의 ICM 정보가 포함되어 있지 않고
Figure 112019052792010-pat00023
이라고 가정했기 때문에, 클러터 릿지의 퍼짐 정도나 각 클러터 패치마다 다른 RCS는 적절히 보여주지 못함을 확인할 수 있다. 따라서 클러터 릿지를 이루는 angle-Doppler 지점들의 진폭과 클러터 릿지의 퍼짐 정도를 추정하여 클러터를 억제하는 과정이 필요하다. 이를 위해 본 발명에서는 우선 클러터 릿지 후보군을 생성한 후, 실제 수신 신호(CUT 신호)와의 상관관계를 이용해서 클러터 신호를 생성하고 이어서 고유치 해석 과정을 통해서 클러터 성분을 제거하는 과정을 진행한다.3 shows the clutter of the CUT calculated using Equation 5
Figure 112019052792010-pat00022
The angle-Doppler spectrum of is shown. Compared with FIG. 2, the shape of the clutter ridge is similar, but Equation 5 does not contain ICM information of the clutter.
Figure 112019052792010-pat00023
Because it was assumed to be, it can be seen that the degree of spread of the clutter ridge or the different RCS for each clutter patch cannot be properly displayed. Therefore, it is necessary to suppress the clutter by estimating the amplitude of the angle-Doppler points constituting the clutter ridge and the degree of spread of the clutter ridge. To this end, in the present invention, first, a clutter ridge candidate group is first generated, then a clutter signal is generated using a correlation with an actual received signal (CUT signal), and then the clutter component is removed through an eigenvalue analysis process. .

도 2와 도 3을 비교해 보면, 도 3의 사전 정보로부터 얻어진 클러터 릿지는 도 2의 실제 수신 신호의 클러터 릿지와 동일한 위치에 있으나, ICM 이 포함되어 있지 않아서 대체로 퍼짐 정도가 적다. 그러므로, 사전 정보로부터 얻어진 클러터 릿지로부터 도플러 주파수만 증감된 클러터 릿지를 생성한다면, 실제 클러터 환경을 반영한 후보군이 될 수 있다. 즉, 수학식 5를 이용해서 계산한 클러터

Figure 112019052792010-pat00024
의 도플러 주파수
Figure 112019052792010-pat00025
Figure 112019052792010-pat00026
로 대체함으로써 다음의 수학식 6과 같이 후보 클러터 신호를 생성할 수 있다.When comparing FIG. 2 and FIG. 3, the clutter ridge obtained from the prior information of FIG. 3 is at the same position as the clutter ridge of the actual received signal of FIG. 2, but it does not contain ICM, so the degree of spread is generally small. Therefore, if a clutter ridge in which only the Doppler frequency is increased or decreased from the clutter ridge obtained from the prior information can be a candidate group reflecting the actual clutter environment. That is, the clutter calculated using Equation 5
Figure 112019052792010-pat00024
Doppler frequency of
Figure 112019052792010-pat00025
of
Figure 112019052792010-pat00026
By substituting with, a candidate clutter signal can be generated as shown in Equation 6 below.

Figure 112019052792010-pat00027
Figure 112019052792010-pat00027

여기서,

Figure 112019052792010-pat00028
는 쉬프트(Shift) 시키고자 하는 도플러 주파수 간격이고, i는
Figure 112019052792010-pat00029
이고 K 는
Figure 112019052792010-pat00030
를 만족하는 정수이다. 이때, 색인(index) i를 CUT 데이터에 존재하는 클러터 릿지와 동일하도록 범위를 한정하기 위해서 다음의 수학식 7의 조건과 같이 결정한다.here,
Figure 112019052792010-pat00028
Is the Doppler frequency interval to be shifted, and i is
Figure 112019052792010-pat00029
And K is
Figure 112019052792010-pat00030
Is an integer that satisfies At this time, in order to limit the range of the index i to be the same as the clutter ridge existing in the CUT data, the condition of Equation 7 below is determined.

Figure 112019052792010-pat00031
Figure 112019052792010-pat00031

여기서,

Figure 112019052792010-pat00032
는 설계 변수로서
Figure 112019052792010-pat00033
Figure 112019052792010-pat00034
가 갖는 상관도의(Correlation) 경계값(Threshold)이고, ∥∥ 는 Norm 연산을 의미한다. 수학식 7로부터 모든 i 에 대한 후보 클러터 신호와 CUT 데이터에 포함된 클러터의 유사도를 통해 범위가 제한된 후보 클러터 신호를 결정한다.here,
Figure 112019052792010-pat00032
Is a design variable
Figure 112019052792010-pat00033
Wow
Figure 112019052792010-pat00034
It is the threshold of the correlation that is possessed, and ∥ || means Norm operation. From Equation 7, a candidate clutter signal having a limited range is determined through similarity between the candidate clutter signals for all i and the clutter included in the CUT data.

사전정보를 이용하여 얻은 클러터 신호

Figure 112019052792010-pat00035
의 공분산 행렬은 고유값 분해에 의해 다음의 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.Clutter signal obtained using prior information
Figure 112019052792010-pat00035
The covariance matrix of can be expressed as Equation 8 below by eigenvalue decomposition.

Figure 112019052792010-pat00036
Figure 112019052792010-pat00036

여기서, H는 hermitian 연산,

Figure 112019052792010-pat00037
는 고유벡터(Eigenvector),
Figure 112019052792010-pat00038
는 고유치(Eigen-value), N과 M은 각각 안테나 소자수와 펄스 수이다.
Figure 112019052792010-pat00039
는 noise free이므로
Figure 112019052792010-pat00040
이다. 따라서, CUT 신호
Figure 112019052792010-pat00041
에서
Figure 112019052792010-pat00042
에 해당하는 신호들을 다음의 수학식 9와 같이 제거한다.Where H is the hermitian operation,
Figure 112019052792010-pat00037
Is the eigenvector,
Figure 112019052792010-pat00038
Is the eigen-value, and N and M are the number of antenna elements and the number of pulses, respectively.
Figure 112019052792010-pat00039
Is noise free, so
Figure 112019052792010-pat00040
to be. Thus, the CUT signal
Figure 112019052792010-pat00041
in
Figure 112019052792010-pat00042
The signals corresponding to are removed as in Equation 9 below.

Figure 112019052792010-pat00043
Figure 112019052792010-pat00043

여기서,

Figure 112019052792010-pat00044
는 클러터 공분산 행렬
Figure 112019052792010-pat00045
의 차원으로서,
Figure 112019052792010-pat00046
을 만족한다. 사전 정보 신호로부터 생성한 후보 클러터 공간을 CUT 신호
Figure 112019052792010-pat00047
에 내적하여 특정 공간에 존재하는 클러터 진폭을 추정하고, 제거 과정을 통해 클러터 신호를 억제할 수 있다.here,
Figure 112019052792010-pat00044
Is the clutter covariance matrix
Figure 112019052792010-pat00045
As a dimension of,
Figure 112019052792010-pat00046
Is satisfied. CUT signal for candidate clutter space generated from prior information signal
Figure 112019052792010-pat00047
It is possible to estimate the amplitude of the clutter existing in a specific space by dot product to and suppress the clutter signal through the removal process.

도 4는 CUT 데이터와 후보 클러터 신호와의 상관도를 나타낸다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클러터 억제 알고리즘을 적용한 출력 신호의 angle-Doppler 스펙트럼이다. 4 shows a correlation between CUT data and candidate clutter signals. 5 is an angle-Doppler spectrum of an output signal to which a clutter suppression algorithm according to an embodiment of the present invention is applied.

도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 클러터 제거 방법을 검증하기 위해 표적 및 클러터 신호를 모사하여 최종 수신 신호로부터 표적 신호가 추출 가능한지를 확인한 시뮬레이션 결과에 대해 설명하기로 한다. 4 and 5, in order to verify the clutter removal method according to the present invention, a simulation result of verifying whether a target signal can be extracted from a final received signal by simulating a target and a clutter signal will be described.

다음의 표 1에는 시뮬레이션에서 사용된 표적 및 클러터의 시뮬레이션 변수를 정리하였고, 비정상성과 비균질한 특성을 갖는 클러터를 모델링하기 위하여 클러터의 진폭은 correlated Log-normal 분포를 따르고 클러터의 ICM에 의해서 생기는 도플러 특성을 Gaussian 스펙트럼으로 모델링하였으며, 표적신호의 RCS는 Swerling 1 모델을 가정하였다.Table 1 below summarizes the simulation variables of the target and clutter used in the simulation, and in order to model the clutter with abnormality and non-homogeneous characteristics, the amplitude of the clutter follows the correlated log-normal distribution and is applied to the ICM of the clutter. The Doppler characteristic generated by the Gaussian spectrum was modeled, and the Swerling 1 model was assumed for the RCS of the target signal.

Figure 112019052792010-pat00048
Figure 112019052792010-pat00048

도 4는 [수학식 7]에서 i 범위 결정을 위한

Figure 112019052792010-pat00049
Figure 112019052792010-pat00050
상관도를 나타낸다.4 is for determining the i range in [Equation 7]
Figure 112019052792010-pat00049
Wow
Figure 112019052792010-pat00050
Shows the degree of correlation.

i가 증가할수록

Figure 112019052792010-pat00051
의 릿지가 커지기 때문에 수신 신호
Figure 112019052792010-pat00052
와의 상관도가 감소한다. 이와 반대로 i 가 감소할수록 마찬가지로 상관도가 감소하지만 다시 상관도가 반등하는 구간을 도 4에서 확인할 수 있다. 이것은 생성된 클러터 릿지 일부와 angle-Doppler 평면에서
Figure 112019052792010-pat00053
=-15Hz에 존재하는 표적 신호의 상관도에 때문에 발생하는 것으로서, 표적이 제거되지 않기 위해서는 표적 신호와의 상관도보다 크도록
Figure 112019052792010-pat00054
를 설정해야 함을 확인할 수 있다. 따라서,
Figure 112019052792010-pat00055
와 표적과의 상관도가 0.5~0.6 정도에 위치하므로,
Figure 112019052792010-pat00056
가 표적과의 상관도보다 충분히 크도록
Figure 112019052792010-pat00057
로 정하고 검증 과정을 진행하였다. as i increases
Figure 112019052792010-pat00051
Because the ridge of the received signal
Figure 112019052792010-pat00052
The correlation with and decreases. Conversely, as i decreases, the correlation decreases as well, but a section in which the correlation rebounds again can be seen in FIG. 4. This is part of the generated clutter ridge and the angle-Doppler plane
Figure 112019052792010-pat00053
It is caused by the correlation of the target signal present at =-15Hz. In order not to remove the target, make it larger than the correlation with the target signal.
Figure 112019052792010-pat00054
You can see that you need to set. therefore,
Figure 112019052792010-pat00055
Since the correlation between the and target is located at about 0.5~0.6,
Figure 112019052792010-pat00056
Is sufficiently greater than the degree of correlation with the target
Figure 112019052792010-pat00057
And the verification process was carried out.

도 5는

Figure 112019052792010-pat00058
을 만족하는 모든 i에 대해서 클러터 억제 알고리즘을 적용한 출력 신호의 angle-Doppler 스펙트럼이다. 도 5로부터 표적 신호는 높은 신호 레벨을 유지하고 클러터 신호만 제거됨을 확인할 수 있다.5 is
Figure 112019052792010-pat00058
It is the angle-Doppler spectrum of the output signal to which the clutter suppression algorithm is applied for all i that satisfy. It can be seen from FIG. 5 that the target signal maintains a high signal level and only the clutter signal is removed.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 수신 장치를 간략히 나타낸 블록도이다. 도 7은 도 6에 도시된 클러터 신호 처리부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a schematic block diagram of a radar receiving apparatus according to an embodiment of the present invention. 7 is a flowchart illustrating an operation of the clutter signal processor shown in FIG. 6.

도 6과 도 7을 참조하면, 레이더 수신 장치(100)는 도 1 내지 도 5에서 설명된 클러터 억제 알고리즘을 수행함으로써, 레이더 수신 신호로부터 클러터를 제거한 출력 신호를 획득할 수 있는 장치이다. 앞서 설명한 바와 같이 레이더 수신 장치(100)는 바이스태틱 레이더 환경에서 수신단에 해당한다.6 and 7, the radar receiving apparatus 100 is a device capable of obtaining an output signal by removing clutter from a radar receiving signal by performing the clutter suppression algorithm described in FIGS. 1 to 5. As described above, the radar receiving apparatus 100 corresponds to a receiving end in a bistatic radar environment.

레이더 수신 장치(100)는 수신부(110) 및 클러터 신호 처리부(200)를 포함할 수 있다. 레이더 수신 장치(100)의 각 구성은 예시적인 것에 불과하며, 필요에 따라 일부 구성이 추가되거나, 생략될 수 있다. 또한, 레이더 수신 장치(100)의 각 구성은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.The radar receiving apparatus 100 may include a receiving unit 110 and a clutter signal processing unit 200. Each configuration of the radar receiving apparatus 100 is merely exemplary, and some configurations may be added or omitted as necessary. In addition, each component of the radar receiving apparatus 100 may be implemented by hardware, software, or a combination thereof.

수신부(110)는 레이더 수신 신호를 수신하는 구성으로서, M개의 펄스를 사용하고 N개의 소자로 구성된 선형 배열 안테나를 포함할 수 있다. 수신부(110)는 레이더 수신 신호를 클러터 신호 처리부(200)로 전달할 수 있다.The receiving unit 110 is configured to receive a radar reception signal, and may include a linear array antenna including M pulses and N elements. The receiving unit 110 may transmit a radar reception signal to the clutter signal processing unit 200.

클러터 신호 처리부(200)는 사전 정보 획득부(210), 클러터 신호 생성부(220), 주파수 범위 결정부(230), 공분산 행렬 계산부(240) 및 클러터 신호 억제부(250)를 포함할 수 있다. The clutter signal processing unit 200 includes a pre-information acquisition unit 210, a clutter signal generation unit 220, a frequency range determination unit 230, a covariance matrix calculation unit 240, and a clutter signal suppression unit 250. Can include.

도 7에 도시된 각 단계(S10~S50)는 클러터 신호 처리부(200)의 각 구성에 대응하며, 이하에서는 도 7을 참조하여 클러터 신호 처리부(200)의 각 구성의 동작에 대해 설명하기로 한다.Each step (S10 to S50) shown in FIG. 7 corresponds to each component of the clutter signal processing unit 200, and hereinafter, the operation of each component of the clutter signal processing unit 200 will be described with reference to FIG. 7 To

사전 정보 획득부(210)는 1차 클러터 신호(수학식 5에 의해 계산되는 클러터

Figure 112019052792010-pat00059
)를 계산하기 위한 사전 정보를 획득할 수 있다(S10). 즉, 사전 정보는
Figure 112019052792010-pat00060
라는 가정 아래 수학식 3의 도플러 지향 벡터와 수학식 4의 공간 지향 벡터를 통해 수학식 5에 따라 1차 클러터 신호를 계산하기 위한 파라미터들을 의미한다. 따라서, 사전 정보에는 속도 벡터
Figure 112019052792010-pat00061
Figure 112019052792010-pat00062
, 단위 벡터
Figure 112019052792010-pat00063
Figure 112019052792010-pat00064
, 파장
Figure 112019052792010-pat00065
, 펄스 반복 주기(pulse repetition interval)
Figure 112019052792010-pat00066
, 입사각
Figure 112019052792010-pat00067
, 위치 벡터
Figure 112019052792010-pat00068
가 포함될 수 있다. 이러한 사전 정보는 미리 저장되거나, 실시간으로 측정 또는 외부로부터 수신되는 정보일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.The prior information acquisition unit 210 is the first clutter signal (the clutter calculated by Equation 5).
Figure 112019052792010-pat00059
It is possible to obtain prior information for calculating) (S10). That is, the dictionary information
Figure 112019052792010-pat00060
Under the assumption that Equation 3 refers to parameters for calculating a first-order clutter signal according to Equation 5 through the Doppler-directed vector of Equation 3 and the space-oriented vector of Equation 4. Thus, the velocity vector in advance information
Figure 112019052792010-pat00061
Wow
Figure 112019052792010-pat00062
, Unit vector
Figure 112019052792010-pat00063
Wow
Figure 112019052792010-pat00064
, wavelength
Figure 112019052792010-pat00065
, Pulse repetition interval
Figure 112019052792010-pat00066
, Angle of incidence
Figure 112019052792010-pat00067
, Position vector
Figure 112019052792010-pat00068
May be included. Such pre-information may be stored in advance, measured in real time, or information received from the outside, but the scope of the present invention is not limited thereto.

클러터 신호 생성부(220)는 사전 정보 획득부(210)로부터 사전 정보를 제공받아, 수학식 5에 따라 1차 클러터 신호를 생성할 수 있다(S20). The clutter signal generation unit 220 may receive advance information from the advance information acquisition unit 210 and generate a primary clutter signal according to Equation 5 (S20).

사전 정보로부터 얻어진 1차 클러터 신호의 클러터 릿지는 실제 레이더 수신 신호의 클러터 릿지와 동일한 위치에 있으나, ICM 이 포함되어 있지 않아서 대체로 퍼짐 정도가 적다. 그러므로, 사전 정보로부터 얻어진 1차 클러터 신호의 클러터 릿지로부터 도플러 주파수만 증감된 클러터 릿지를 생성한다면, 실제 클러터 환경을 반영한 후보군이 될 수 있다. The clutter ridge of the primary clutter signal obtained from the prior information is located at the same position as the clutter ridge of the actual radar signal received, but it does not contain ICM, so the degree of spread is generally small. Therefore, if a clutter ridge in which only the Doppler frequency is increased or decreased from the clutter ridge of the primary clutter signal obtained from the prior information can be a candidate group reflecting the actual clutter environment.

따라서, 클러터 신호 생성부(220)는 수학식 5를 이용하여 계산된 클러터

Figure 112019052792010-pat00069
의 도플러 주파수
Figure 112019052792010-pat00070
Figure 112019052792010-pat00071
로 대체하여 수학식 6에 의해 후보 클러터 신호를 생성할 수 있다. 이때, 쉬프트되는 도플러 주파수(변이 도플러 주파수)는 주파수 범위 결정부(230)에 의해 결정되어 제공될 수 있다.Therefore, the clutter signal generation unit 220 is the clutter calculated using Equation 5
Figure 112019052792010-pat00069
Doppler frequency of
Figure 112019052792010-pat00070
of
Figure 112019052792010-pat00071
Substitute with Equation 6, a candidate clutter signal may be generated. In this case, the shifted Doppler frequency (variable Doppler frequency) may be determined and provided by the frequency range determination unit 230.

주파수 범위 결정부(230)는 수학식 6에 의해 후보 클러터 신호를 생성하기 위한 변이 도플러 주파수를 결정할 수 있다(S30). 주파수 범위 결정부(230)는 수학식 7로부터 모든 i 에 대한 후보 클러터 신호와 레이더 수신 신호에 포함된 클러터의 유사도를 통해 색인 i를 결정함으로써 범위가 제한된 후보 클러터 신호를 결정할 수 있으며, 이러한 후보 클러터 신호는 레이더 수신 신호에 존재하는 클러터 릿지와 동일한 클러터 릿지를 가질 수 있다.The frequency range determiner 230 may determine a shifted Doppler frequency for generating a candidate clutter signal according to Equation 6 (S30). The frequency range determination unit 230 may determine the candidate clutter signal with a limited range by determining the index i based on the similarity between the candidate clutter signal for all i and the clutter included in the radar received signal from Equation 7, The candidate clutter signal may have the same clutter ridge as the clutter ridge present in the radar received signal.

공분산 행렬 계산부(240)는 사전정보를 이용하여 계산된 클러터 신호

Figure 112019052792010-pat00072
에 대해 고유값 분해를 통해 수학식 8에 따라 공분산 행렬을 계산할 수 있다(S40).The covariance matrix calculation unit 240 is a clutter signal calculated using the prior information.
Figure 112019052792010-pat00072
The covariance matrix may be calculated according to Equation 8 through eigenvalue decomposition for (S40).

클러터 신호 억제부(250)는 사전 정보로부터 생성한 후보 클러터 공간을 수학식 9에 따라 레이더 수신 신호

Figure 112019052792010-pat00073
에 내적하여 특정 공간에 존재하는 클러터 진폭을 추정하고, 제거 과정을 통해 클러터 신호를 억제할 수 있다(S50).The clutter signal suppressor 250 is a radar reception signal according to Equation 9 for the candidate clutter space generated from the prior information.
Figure 112019052792010-pat00073
The clutter amplitude existing in a specific space is estimated by the dot product of, and the clutter signal can be suppressed through a removal process (S50).

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 바이스태틱 레이더 환경에서 발생하는 비균질한 클러터에 대하여 angle-Doppler 스펙트럼상에 나타나는 클러터 릿지 구조에 대해 분석하고 클러터를 억제하는 알고리즘을 제시하였으며 수학식 유도 및 시뮬레이션을 통해 클러터가 제거됨을 보였다. As described above, in the embodiment of the present invention, the clutter ridge structure that appears on the angle-Doppler spectrum for heterogeneous clutter occurring in a bistatic radar environment is analyzed and an algorithm for suppressing the clutter is presented. Derivation and simulation showed that the clutter was eliminated.

실제 수신 신호에 포함된 클러터를 사전 정보로부터 주파수가 변이된 클러터를 생성하여 ICM에 의해 퍼진 클러터 신호 공간들을 추정하였고 추정된 신호 공간들을 수신신호에서 내적하여 제거함으로써 진폭 성분이 추정되는 것을 보였다. 본 발명에서 제시한 클러터 억제 알고리즘은 CUT 데이터만을 사용하기 때문에 IID한 훈련 데이터의 부족 문제를 해결할 수 있고, 여러 가지 형태의 클러터로 이루어진 복잡한 환경에서도 활용이 가능한 장점이 있다. The clutter included in the actual received signal was generated from the prior information to estimate the clutter signal spaces spread by ICM, and the amplitude component was estimated by removing the estimated signal spaces by dot product from the received signal. Showed. Since the clutter suppression algorithm proposed in the present invention uses only CUT data, it is possible to solve the problem of lack of IID training data, and has the advantage of being able to be used even in a complex environment composed of various types of clutter.

상기와 같이 설명된 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. The method described above can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. Computer-readable recording media include all types of recording media in which data that can be decoded by a computer system are stored. For example, there may be read only memory (ROM), random access memory (RAM), magnetic tape, magnetic disk, flash memory, optical data storage device, and the like. In addition, the computer-readable recording medium can be distributed to a computer system connected through a computer communication network, and stored and executed as code that can be read in a distributed manner.

또한, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In addition, although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the relevant technical field can use the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. It will be appreciated that various modifications and changes can be made.

Claims (9)

사전 정보를 이용하여 1차 클러터 신호를 생성하는 클러터 신호 생성부;
상기 1차 클러터 신호의 주파수 범위를 추정하며, 상기 주파수 범위를 고려하여 상기 1차 클러터 신호에서 주파수 범위를 제한한 후보 클러터 신호를 결정하는 주파수 범위 결정부; 및
상기 후보 클러터 신호의 공분산 행렬을 이용하여 레이더 수신 신호에 대한 내적 연산을 수행함으로써 클러터 진폭을 추정하고, 상기 클러터 진폭을 고려하여 상기 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 클러터 신호 억제부를 포함하는 레이더 수신 장치.
A clutter signal generator that generates a primary clutter signal using the prior information;
A frequency range determination unit estimating a frequency range of the primary clutter signal and determining a candidate clutter signal having a frequency range limited from the primary clutter signal in consideration of the frequency range; And
Clutter signal suppression that estimates the clutter amplitude by performing dot product calculation on the radar received signal using the covariance matrix of the candidate clutter signal, and suppresses the clutter signal of the radar received signal by considering the clutter amplitude Radar receiving device comprising a unit.
제1항에 있어서,
상기 사전 정보는 레이더 송신 장치와 상기 레이더 수신 장치 각각의 속도 벡터 및 단위 벡터를 포함하는 레이더 수신 장치.
The method of claim 1,
The advance information is a radar reception device including a velocity vector and a unit vector of each of the radar transmission device and the radar reception device.
삭제delete 사전 정보에 기반하여 생성된 1차 클러터 신호와 레이더 수신 신호를 이용하여 공분산 행렬을 계산하는 공분산 행렬 계산부; 및
상기 공분산 행렬을 이용하여 상기 레이더 수신 신호에 대한 내적 연산을 수행함으로써 클러터 진폭을 추정하고, 상기 클러터 진폭을 고려하여 상기 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 클러터 신호 억제부를 포함하는 레이더 수신 장치.
A covariance matrix calculator that calculates a covariance matrix using a first-order clutter signal and a radar reception signal generated based on prior information; And
Radar including a clutter signal suppressor for estimating a clutter amplitude by performing a dot product operation on the radar received signal using the covariance matrix, and suppressing the clutter signal of the radar received signal in consideration of the clutter amplitude Receiving device.
제4항에 있어서,
상기 사전 정보는 훈련(training) 데이터와는 무관한 레이더 수신 장치.
The method of claim 4,
The advance information is a radar receiving device that is not related to training data.
제4항에 있어서,
상기 레이더 수신 신호에 포함된 클러터는 비균질성 및 비정상성의 특성을 갖는 레이더 수신 장치.
The method of claim 4,
A radar receiving device having characteristics of inhomogeneity and abnormality in the clutter included in the radar reception signal.
비균질성 및 비정상성의 특성을 갖는 클러터를 포함하는 레이더 수신 신호를 수신하는 수신부;
사전 정보를 이용하여 생성된 1차 클러터 신호의 주파수 범위를 추정하고, 상기 주파수 범위를 기반으로 상기 1차 클러터 신호에서 주파수 범위를 제한한 후보 클러터 신호를 결정하는 주파수 범위 결정부; 및
상기 후보 클러터 신호의 공분산 공분산 행렬을 이용하여 상기 레이더 수신 신호에 대한 내적 연산을 수행함으로써 클러터 진폭을 추정하고, 상기 클러터 진폭을 고려하여 상기 레이더 수신 신호의 클러터 신호를 억제하는 클러터 신호 억제부를 포함하는 레이더 수신 장치.
A receiving unit for receiving a radar receiving signal including a clutter having non-homogeneous and abnormal characteristics;
A frequency range determination unit estimating a frequency range of the generated primary clutter signal using the prior information, and determining a candidate clutter signal having a frequency range limited from the primary clutter signal based on the frequency range; And
Clutter for estimating the clutter amplitude by performing dot product calculation on the radar received signal using the covariance covariance matrix of the candidate clutter signal, and suppressing the clutter signal of the radar received signal in consideration of the clutter amplitude Radar receiving device including a signal suppression unit.
제7항에 있어서,
상기 수신부는 M(M은 1이상의 정수)개의 펄스를 사용하고 N(N은 1이상의 정수)개의 소자로 구성된 선형 배열 안테나를 포함하는 레이더 수신 장치.
The method of claim 7,
The radar receiving unit comprises a linear array antenna consisting of M (M is an integer greater than 1) pulses and N (N is an integer greater than 1) elements.
제7항에 있어서,
상기 사전 정보는 레이더 송신 장치와 레이더 수신 장치 각각의 속도 벡터 및 단위 벡터를 포함하는 레이더 수신 장치.
The method of claim 7,
The advance information is a radar receiving device including a velocity vector and a unit vector of each of the radar transmitting device and the radar receiving device.
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