KR102203748B1 - 지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법 및 이를 위한 기록매체 - Google Patents

지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법 및 이를 위한 기록매체 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법은, 원통형 또는 원형으로 배열된 복수의 센서에 의해 감지되는 신호의 주파수별 빔 패턴을 획득하는 단계; 상기 빔 패턴을 이용하여 빔-주파수 영역에서 상기 신호를 위한 신호 마스크 및 잡음 마스크를 생성하는 단계; 및 상기 신호의 지연 합 빔포밍 출력에 상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 적용하여 후처리 필터링을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법 및 이를 위한 기록매체{METHOD FOR POST-FILTERING OF DELAY-AND-SUM BEAM FORMING AND COMPUTER READIBLE STORAGE MEDIUM THEREFOR}
본 발명은 지연 합(delay-and-sum) 빔포밍의 후처리 필터링 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 원통형 또는 원형 배열용 지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법에 관한 것이다.
일반적으로 소나(sonar) 또는 레이더(radar) 등의 표적 탐지 장치를 이용한 능동/수동 탐지를 목적으로 센서 입력신호의 신호대 잡음비(SNR)를 향상시키기 위해 복수 개의 입력 센서 신호를 이용하여 빔포밍(Beam Forming, BF)을 수행한다. 이러한 빔포밍은 주로 지연 합(delay-and-sum) 방식(Conventional BF, CBF)을 취하며, CBF 방식의 빔포밍은 적응형 빔포밍(Adaptive BF, ABF)에 비하여 출력의 주엽(main lobe)의 폭이 넓고 부엽(side lobe)의 준위가 높기 때문에 센서 어레이가 조향하는 각도 이외의 방향에서 입사되는 신호의 크기가 비교적 크다. 반면에, ABF는 일반적으로 CBF 대비 주엽의 폭이 좁고 부엽의 준위가 낮은 장점이 있지만, 공분산 행렬(covariance matrix) 추정에 따른 성능 변화가 크고, 공분산 행렬의 역행렬을 구하기 위해 많은 연산량이 요구되고, 상황에 따라(가령, 공분산 행렬이 조건수가 나쁜(ill-conditioned) 경우) 경험적 과정(공분산 행렬이 역행렬을 갖기 위한 일련의 과정들, i.e. diagonal loading)이 필요하다. 그럼에도 불구하고, ABF는 CBF 대비 시스템의 안정성이 낮고, 센서 수가 늘어날수록 연산량이 급격히 많아지는데 반해 CBF 대비 성능향상 폭이 크지 않기 때문에 CBF를 대체하기는 어려운 상황이다.
한국공개특허 10-2015-0066629 (2015.06.17. 공개)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 소나 및 레이더 등의 표적 탐지 장치에 의한 탐지의 성능 향상을 위해 지연 합 빔포밍의 출력에 적용할 수 있는 후처리 필터링 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법은, 원통형 또는 원형으로 배열된 복수의 센서에 의해 감지되는 신호의 주파수별 빔 패턴을 획득하는 단계; 상기 빔 패턴을 이용하여 빔-주파수 영역에서 상기 신호를 위한 신호 마스크 및 잡음 마스크를 생성하는 단계; 및 상기 신호의 빔포밍 출력에 상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 적용하여 필터링을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 빔 패턴을 획득하는 단계는, 상기 신호의 주파수별 짝수번째(even) 빔의 빔 패턴 및 홀수번째(odd) 빔의 빔 패턴을 획득하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 생성하는 단계는, 상기 신호의 주파수별 짝수번째 빔의 빔 패턴 및 홀수번째 빔의 빔 패턴으로부터 주파수별 신호 및 잡음의 빔 인덱스 및 상기 빔 인덱스의 빔 패턴 크기를 추출하는 단계; 및 상기 빔 인덱스 및 상기 빔 패턴 크기에 기초하여 빔-주파수 영역에서의 상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 주파수별 신호 및 잡음은 각각 상기 주파수별 빔 패턴의 주엽(main lobe) 및 부엽(side lobe)이다.
또한, 상기 필터링을 수행하는 단계는, 상기 신호의 지연 합 빔포밍(delay-and-sum beam forming) 출력의 각 프레임을 고속 푸리에 변환하는 단계; 상기 각 프레임의 고속 푸리에 변환된 스펙트럼 파워에 상기 신호 마스크를 곱하여 신호 파워를 생성하고, 상기 스펙트럼 파워에 상기 잡음 마스크를 곱하여 잡음 파워를 생성하는 단계; 상기 신호 파워 및 상기 잡음 파워에 기초하여 신호 대 잡음비(SNR)를 산출하는 단계; 및 상기 스펙트럼 파워에 상기 신호 대 잡음비를 이용하여 필터링을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 필터링은 상기 신호 대 잡음비에 기초하여 생성된 위너 필터를 적용하는 것이다.
일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 프로세서에 의해 실행되도록 기록된 빔포밍 필터링 방법은 원통형 또는 원형으로 배열된 복수의 센서에 의해 감지되는 신호의 주파수별 빔 패턴을 획득하는 단계; 상기 빔 패턴을 이용하여 빔-주파수 영역에서 상기 신호를 위한 신호 마스크 및 잡음 마스크를 생성하는 단계; 및 상기 신호의 빔포밍 출력에 상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 적용하여 필터링을 수행하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면 지연 합 빔포밍 출력의 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
또한, 지연 합 빔포밍의 부엽으로 입사되는 신호의 영향을 감소시킴으로써 잔향과 허위 표적을 감소시킬 수 있다.
또한, 잔향과 허위 표적의 감소로 잘못된 경고의 비율을 감소시킴으로써 소나 또는 레이더 등의 표적 탐지 장치에 의한 표적 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지연 합 빔포밍 필터링 방법의 실행 과정을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 전체 주파수 대역에서 주파수별 빔 패턴을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 주파수별 빔 패턴에서 특정 주파수에서의 짝수번째 빔과 홀수번째 빔의 빔 패턴을 비교한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 전체 주파수 대역에서의 주파수별 빔 패턴을 위에서 바라본 조망도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호 마스킹 매트릭스를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 마스킹 매트릭스를 도시한 도면이다.
도 7은 일반적인 CBF 출력의 방위-거리 관계에서 표시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 후처리 필터링을 거친 CBF 출력을 방위-거리 관계에서 표시한 도면이다.
도 9는 도 7 및 도 8에 도시된 CBF 출력 및 CBF 출력을 후처리 필터링한 출력의 최대값 기준 규준화된 출력의 단면을 비교한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 필터링 방법은 소나 및 레이더 등의 표적 탐지 장치에 있어서 원형 또는 원통형으로 배열된 복수의 센서에 의해 감지되는 모든 신호의 지연 합 빔포밍의 출력에 적용할 수 있는 후처리 필터링 방법이다. 따라서 원형 또는 원통형으로 배열된 센서라면 본 발명의 실시예에 따른 후처리 방법이 적용될 수 있고, 센서의 종류에 의해 그 적용이 제한되지 않는다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해 주로 소나의 능동/수동 탐지에서의 음향 신호의 지연 합 빔포밍 출력에 본 발명의 실시예에 따른 후처리 필터링 방법을 적용하는 예를 중심으로 기술하도록 하겠다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지연 합 빔포밍 필터링 방법의 실행 과정을 보여주는 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 필터링 방법은 원통형 또는 원형 배열의 복수의 센서에 의해 감지되는 신호의 빔포밍에 적용되는 후처리 필터링 방법으로, 소정의 원통형 또는 원형 배열의 복수의 센서에 대하여 이미 전 방향에 대한 빔 출력이 계산되어 있으므로 동일한 센서 배열에 대하여 1회만 수행해도 되는 오프라인 과정(S110 내지 S130)과 CBF 출력의 각 프레임마다 반복하여 수행되는 온라인 과정(S140 내지 S190)으로 구성된다.
오프라인 과정(S110 내지 S130)은, 원통형 또는 원형으로 배열된 복수의 센서에 의해 감지되는 음향 신호의 주파수별 짝수번째(even) 빔의 빔 패턴 및 홀수번째(odd) 빔의 빔 패턴을 획득하고(S110), 주파수별 even 빔의 빔 패턴 및 odd 빔의 빔 패턴을 이용하여 주파수별 주엽(main lobe)과 부엽(side lobe)의 빔 인덱스와 해당 빔 인덱스의 빔 패턴 크기(amplitude)를 추출하여(S120). 추출된 주엽과 부엽의 빔 인덱스 및 빔 패턴 크기 값에 기초하여 신호 마스크(가중치) 및 잡음 마스크(가중치)를 추정하는(S130) 과정이며, 마스크의 크기는 고속 푸리에 변환(FFT)의 크기와 빔 수에 의존적이다.
또한, 온라인 과정은 CBF 출력과 신호 마스크 및 잡음 마스크를 각각 곱하여 신호와 잡음의 파워를 추정하고(S140 및 S150), 이를 기반으로 조향하는 방향의 빔의 주파수별로 신호대 잡음비(SNR)를 산출하여(S160) 위너 필터를 도출하고(S170), 도출된 위너 필터를 조향하는 방향의 빔 출력에 곱하여(S180) 최종 후처리 필터링된 출력을 얻는(S190) 구조이다. 본 발명의 실시예에 따른 빔포밍 방법의 각 단계의 구체적 설명은 다음과 같다.
먼저, 원통형 또는 원형으로 배열된 복수의 센서에 의해 감지되는 음향 신호의 주파수별 빔 패턴은 도 2에 도시된 바와 같다. 도 2는 본 발명의 실시예에서 전체 주파수 대역에서 주파수별 빔 패턴을 보여주는 도면으로, 쉐이딩(shading)을 적용하고, 복수의 센서의 개별 센서 방향성(directionality)을 반영한 것이다. 도 2를 보면, 주파수가 높아질수록 주엽의 폭이 좁아지고, 일정 주파수 이상에서 부엽의 크기가 주엽의 크기만큼 증가하는 공간 알리아싱(spatial aliasing)이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
원형 배열의 센서는 조향하는 방향을 기준으로 ±60도에 해당하는 센서를 이용하여 빔포밍을 수행하며, 원형 배열의 센서에 의해 감지되는 음향 신호는 다음의 [수학식 1] 및 [수학식 2]와 같이 조향 방향에 따라 크게 두 가지 빔 패턴으로 나뉜다.
Figure 112019067272615-pat00001
Figure 112019067272615-pat00002
여기서, k는 주파수 빈, i 는 빔 인덱스를 나타내고, θ는 센서의 방위각을 나타내고, Nsen 과 N(=Nsen/3)은 각각 원형 배열과 호형 배열의 센서의 개수를 의미한다. 또한,
Figure 112019067272615-pat00003
과
Figure 112019067272615-pat00004
는 각각 쉐이딩 계수와 단일 센서의 각도별 방향성을 나타내고, u, u 0 , r은 각각 빔 지향 벡터, 빔 조향 벡터 및 센서 위치 벡터를 의미하고,
Figure 112019067272615-pat00005
와 c는 각 주파수(angular frequency)와 음속을 나타낸다. [수학식 1]은 호형 배열의 정중앙 센서 두 개 중 우측 센서 방향으로 조향하는 빔 패턴으로 좌우 비대칭(asymmetric)이고 홀수번째에 존재하기 때문에 odd 빔이라고 지칭하고, [수학식 2]는 호형 배열의 정중앙에 위치한 센서 사이를 조향하는 빔 패턴으로 좌우 대칭(symmetric)이고 짝수번째에 존재하기 때문에 even 빔이라고 지칭한다.
본 발명의 실시예에 따른 필터링 방법은 [수학식 1] 및 [수학식 2]로 표현되는 odd 빔의 빔 패턴과 even 빔의 빔 패턴을 이용하여 주파수 별 주엽(즉 신호) 및 부엽(즉 잡음)의 빔 인덱스 및 빔 패턴 크기를 추출한다(S120). 도 1의 S120의 실행 결과 주파수 빈(k)별로 주엽에 해당하는 빔의 인덱스
Figure 112019067272615-pat00006
및 빔 패턴 크기
Figure 112019067272615-pat00007
와 부엽에 해당하는 빔의 인덱스
Figure 112019067272615-pat00008
및 빔 패턴 크기
Figure 112019067272615-pat00009
를 추출한다.
Figure 112019067272615-pat00010
는 even 빔의 빔 패턴 크기를,
Figure 112019067272615-pat00011
는 odd 빔의 빔 패턴 크기를 나타낸다. 따라서
Figure 112019067272615-pat00012
는 주파수 빈 k의 even 빔의 주엽에 해당하는 빔 인덱스
Figure 112019067272615-pat00013
에 대응하는 빔 패턴 크기를 나타내고,
Figure 112019067272615-pat00014
은 주파수 빈 k의 even 빔의 부엽에 해당하는 빔 인덱스
Figure 112019067272615-pat00015
에 대응하는 빔 패턴 크기를 나타내고,
Figure 112019067272615-pat00016
는 주파수 빈 k의 odd 빔의 주엽에 해당하는 빔 인덱스
Figure 112019067272615-pat00017
에 대응하는 빔 패턴 크기를 나타내고,
Figure 112019067272615-pat00018
은 주파수 빈 k의 odd 빔의 부엽에 해당하는 빔 인덱스
Figure 112019067272615-pat00019
에 대응하는 빔 패턴 크기를 나타낸다.
도 3은 도 2에서 주파수가 약 7 kHz 일 때의 even 빔과 odd 빔의 방위각 별 빔 패턴의 크기를 나타낸 것이고, 도 4는 도 2에 도시된 전체 주파수 대역에서의 주파수별 빔 패턴을 위에서 바라본 조망도를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에서는 주엽에 해당하는 빔을 신호로, 부엽에 해당하는 빔을 잡음으로 간주한다. 일반적으로, 수평각의 개수(Nθ)≥빔의 개수(Nbeam=2Nsen)이므로 주엽과 부엽에 해당하는 빔의 인덱스와 해당 인덱스의 빔 패턴 크기 정보를 추출하여(S120) 빔-주파수 영역에서 신호 마스크 및 잡음 마스크를 생성한다(S130). 도 1에서 S130 단계 실행 결과 생성되는 신호 마스크 및 잡음 마스크를 각각 Ms 및 Mn으로 표시했으며, 위 첨자 e는 even 빔에 대한 마스크임을, 위 첨자 o는 odd 빔에 대한 마스크임을 나타낸다. 따라서,
Figure 112019067272615-pat00020
는 even 빔의 신호 마스크를 의미하고,
Figure 112019067272615-pat00021
는 even 빔의 잡음 마스크를 의미하고,
Figure 112019067272615-pat00022
는 odd 빔의 신호 마스크를 의미하고,
Figure 112019067272615-pat00023
는 odd 빔의 잡음 마스크를 의미한다.
이렇게 추출된 신호 마스크 및 잡음 마스크는 도 5 및 도 6과 같이 나타낼 수 있으며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호 마스킹 매트릭스로서, 신호 마스크를 방위각과 정규 주파수(normalized frequency)의 관계로 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 마스킹 매트릭스로서, 잡음 마스크를 방위각과 정규 주파수(normalized frequency)의 관계를 도시한 것이다.
온라인 과정(S140 내지 S190)은 Nbeam 개의 CBF 출력의 시계열(time series) 신호 p(i,t)를 고속 푸리에 변환(FFT)을 통해 스펙트럼 파워 P(k,i)로 변환시키고(S140), 스펙트럼 파워 P(k,i)에 오프라인 과정에서 생성된 신호 마스크 및 잡음 마스크를 곱하여 신호 파워 Ps(k,i) 및 잡음 파워 Pn(k,i)를 생성하고(S150), 이들 신호 파워 Ps(k,i) 및 잡음 파워 Pn(k,i)에 기초하여 신호 대 잡음비 SNR(k,i)를 산출한다(S160). 이 과정을 수식화 하면 다음과 같다.
Figure 112019067272615-pat00024
Figure 112019067272615-pat00025
여기서 Ps(k,i)는 i번째 빔의 k번째 주파수 빈의 신호의 파워를 나타내고, Pn(k,i)는 i번째 빔의 k번째 주파수 빈의 잡음의 파워를 나타낸다. 또한 M 은 마스크를, 아래 첨자 s는 신호를, 아래 첨자 n은 잡음을, 위 첨자 (e) 와 (o)는 각각 even과 odd를 의미한다.
[수학식 3]과 [수학식 4]로 표현되는 신호 파워 Ps(k,i) 및 잡음 파워 Pn(k,i)에 기초하여 산출한 신호 대 잡음비(SNR)는 [수학식 5]와 같고, 신호 대 잡음비를 이용하여 도출한 위너 필터는 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019067272615-pat00026
Figure 112019067272615-pat00027
마지막으로, 도출한 위너 필터 G(k,i)를 스펙트럼 파워 P(k,i)와 곱하여 후처리 필터링을 수행하면(S180) 그 출력은 아래 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019067272615-pat00028
[수학식 7]을 역고속 푸리에 변환(Inverse FFT, IFFT)을 통해 시계열 신호로 변환하면(S190) 최종 후처리 필터링된 신호 q(i,t)를 얻을 수 있다.
이와 같은 단계 S140 내지 S190의 과정은 주파수 빈 수(k) 및 빔의 수(i)의 곱만큼 반복하여 수행되고 전체 후처리 필터링 출력을 얻을 수 있다.
도 7은 일반적인 CBF 출력의 방위-거리 관계에서 표시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 후처리 필터링을 거친 CBF 출력("CBF-PF 출력"이라 칭함)을 방위-거리 관계에서 표시한 도면이다.
도 7 및 8을 비교하면, 45도 방향의 5000m지점에서 CW(continuous wave)신호가 SNR 5dB로 입사했을 때, 도 7에 도시된 CBF 출력에 비하여 도 8에 도시된 CBF-PF출력이 부엽에 해당하는 각도로 입사한 신호가 현저히 감소되는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 본 발명의 실시예에 따른 빔포밍 필터링 방법을 CBF 출력에 적용함으로써 잔향과 허위표적을 감소시키고 잘못된 알람의 비율(False alarm rate)을 감소시킴으로써 표적 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.
도 9는 도 7 및 도 8에 도시된 CBF 출력 및 CBF 출력을 후처리 필터링한 출력, 즉 CBF-PF 출력의 최대값 기준 규준화된 출력의 단면을 비교한 도면이다.
도 9는 도 7 및 8의 그래프에서 거리 5000m 지점의 방위-규준화된 출력의 크기의 관계를 그래프로 도시한 것으로, CBF 출력에 본 발명의 실시예에 의한 후처리 필터링을 적용한 경우 후처리 필터링을 적용하지 않은 경우에 비하여 음향 신호가 입사되는 45도 방향 외의 잡음에 해당하는 부엽의 출력 크기가 대폭 감소하는 것을 알 수 있다.
위에서 상술한 과정에 의하여 본 발명의 실시예에 따른 빔포밍 필터링 방법은 주파수별 주엽과 부엽에 해당하는 빔 출력을 이용하여 해당 빔의 신호대 잡음비를 추정하고, 이를 기반으로 위너 필터를 도출하여 적용함으로써, CBF의 부엽으로 입사되는 신호의 영향을 감소시킬 수 있다. 그 결과 잔향과 허위표적을 감소시킴으로써 표적 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의한 빔포밍 필터링 방법은 전체 방향에 대한 빔 출력이 이미 계산되어 있으므로 오프라인 과정은 FFT 크기, 빔의 수 등이 변경되지 않는 한 1회만 수행되어도 충분하다. 더욱이 본 발명의 실시예에 의한 빔포밍 필터링 방법은 ABF와 달리 역행렬 연산이 없다는 점에서 계산이 매우 용이하다는 장점이 있다. 또한, ABF는 공분산 행렬의 추정에 따라 빔포밍 성능의 변화가 큰 반면에 본 발명의 실시예에 의한 빔포밍 필터링 방법은 비교적 안정적으로 성능 향상을 이룰 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 빔포밍 필터링 방법은 플랫폼에 독립적이고 원통형 또는 원형 배열의 센서 어레이를 사용하는 능동 탐지 및 수동 탐지에 모두 적용할 수 있다.
한편, 전술한 발명의 실시예는 각각의 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체의 형태 또는 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장된, 해당 방법에 포함된 각 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램의 형태로 실시될 수도 있다. 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있도록 프로그램 및 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 매체를 포함한다.
또한 도면에 도시된 구성요소들 안에서 제공되는 기능은 더 세분화된 구성요소에 의하여 구현될 수 있으며, 복수의 구성요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 것으로 구현할 수도 있다.　뿐만 아니라, 이들 구성요소들은 시스템 내의 하나 또는 그 이상의 컴퓨터들을 실행시키도록 구현될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 원통형 또는 원형으로 배열된 복수의 센서에 의해 감지되는 신호의 주파수별 빔 패턴을 획득하는 단계;
    상기 빔 패턴을 이용하여 빔-주파수 영역에서 상기 신호를 위한 신호 마스크 및 잡음 마스크를 생성하는 단계; 및
    상기 신호의 지연 합 빔포밍 출력(delay-and-sum beam forming)에 상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 적용하여 후처리 필터링을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 생성하는 단계는,
    상기 신호의 주파수별 빔 패턴으로부터 주파수별 주엽(main lobe)과 부엽(side lobe)의 빔 인덱스 및 상기 빔 인덱스의 빔 패턴 크기를 추출하는 단계; 및
    상기 빔 인덱스 및 상기 빔 패턴 크기에 기초하여 빔-주파수 영역에서의 상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 생성하는 단계를 포함하는
    지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 패턴을 획득하는 단계는,
    상기 신호의 조향 방향이 상이한 2개의 빔 패턴을 획득하는 단계를 포함하는
    지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 후처리 필터링을 수행하는 단계는,
    상기 신호의 지연 합 빔포밍 출력의 각 프레임을 고속 푸리에 변환하는 단계;
    상기 각 프레임의 고속 푸리에 변환된 스펙트럼 파워에 상기 신호 마스크를 곱하여 신호 파워를 생성하고, 상기 스펙트럼 파워에 상기 잡음 마스크를 곱하여 잡음 파워를 생성하는 단계;
    상기 신호 파워 및 상기 잡음 파워에 기초하여 신호 대 잡음비(SNR)를 산출하는 단계; 및
    상기 스펙트럼 파워에 상기 신호 대 잡음비를 이용하여 필터링을 수행하는 단계를 포함하는
    지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 필터링은
    상기 신호 대 잡음비에 기초하여 생성된 위너 필터를 적용하는 것인
    지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서는 소나 또는 레이더를 포함하는
    지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법.
  8. 원통형 또는 원형으로 배열된 복수의 센서에 의해 감지되는 신호의 주파수별 빔 패턴을 획득하는 단계;
    상기 빔 패턴을 이용하여 빔-주파수 영역에서 상기 신호를 위한 신호 마스크 및 잡음 마스크를 생성하는 단계; 및
    상기 신호의 지연 합 빔포밍 출력(delay-and-sum beam forming)에 상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 적용하여 후처리 필터링을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 생성하는 단계는,
    상기 신호의 주파수별 빔 패턴으로부터 주파수별 주엽(main lobe)과 부엽(side lobe)의 빔 인덱스 및 상기 빔 인덱스의 빔 패턴 크기를 추출하는 단계; 및
    상기 빔 인덱스 및 상기 빔 패턴 크기에 기초하여 빔-주파수 영역에서의 상기 신호 마스크 및 상기 잡음 마스크를 생성하는 단계를 포함하는 지연 합 빔포밍의 후처리 필터링 방법이 프로세서에 의해 실행되도록 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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