KR102208175B1 - Adaptive tracking frequency control method of mobile radar - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명이 속하는 기술 분야는 이동형 레이더의 적응적 추적 주파수 제어 방법 및 이동형 레이더에 관한 것이다.The technical field to which the present invention pertains to an adaptive tracking frequency control method of a mobile radar and a mobile radar.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present embodiment and does not constitute the prior art.
이동형 레이더는 특정 주파수를 송신하여 표적 또는 표적 후보 등에 반사된 신호로 표적의 거리 및 각도 정보를 획득한다. 이동형 레이더는 주파수 노출 보호 및 표적 식별 능력 향상 등의 이유로 하나의 주파수가 아닌 넓은 대역폭의 주파수를 미리 지정한 개수로 나눈 후 임의로 선택 후 하나의 그룹으로 설정한 후 사용하는 주파수 변경(Frequency Agility, FA) 방식을 사용한다.The mobile radar transmits a specific frequency and acquires distance and angle information of a target through a signal reflected from a target or a target candidate. For mobile radars, for reasons such as protection of frequency exposure and improvement of target identification ability, frequency agility, which is used after dividing the frequency of a wide bandwidth instead of one frequency by a predetermined number, is randomly selected and set as a group, is used (Frequency Agility, FA) Method.
해양 위 함정을 탐지하는 이동형 레이더의 대상 표적은 다른 표적에 비해 상대적으로 크고, 반사될 영역의 넓이가 넓으며 형상적 특성으로 인해 다수의 복잡한 산란점을 갖는 문제가 있다.The target target of a mobile radar that detects vessels on the ocean is relatively large compared to other targets, has a wide area to be reflected, and has a number of complex scattering points due to its shape characteristics.
본 발명의 실시예들은 다수의 산란점으로 인한 반짝임(Glint) 발생 환경에서 표적의 신호 크기 및 반짝임 상태를 고려하여 사용 가능한 주파수를 선택하고 적응적으로 주파수 변경을 수행하는 데 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention have a main object to select an available frequency and adaptively change the frequency in consideration of the signal level and the spark state of a target in a glint generation environment due to a plurality of scattering points.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Still other objects, not specified, of the present invention may be additionally considered within the range that can be easily deduced from the following detailed description and effects thereof.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 주파수 신호를 송수신하는 안테나, 및 상기 주파수 신호에 대해서 주파수 변경(Frequency Agility)을 수행하는 신호 처리부를 포함하며, 상기 신호 처리부는 신호 처리 주기마다 반짝임(Glint) 현상으로 발생하는 산란 거리를 산출하여 상기 산란 거리에 따라 사용 주파수의 개수를 조절하는 것을 특징으로 하는 이동형 레이더를 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, an antenna for transmitting and receiving a frequency signal, and a signal processing unit for performing frequency agility on the frequency signal, wherein the signal processing unit is a glint phenomenon at each signal processing period. It provides a mobile radar, characterized in that it calculates the generated scattering distance and adjusts the number of used frequencies according to the scattering distance.
상기 신호 처리부는, 상기 주파수 신호의 수신 전력에 따라 복수의 사용 주파수를 설정하고, 상기 복수의 사용 주파수를 상기 기본 주파수 그룹에 할당하고, 상기 산란 거리에 따라 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 조절할 수 있다.The signal processor may set a plurality of use frequencies according to the received power of the frequency signal, allocate the plurality of use frequencies to the fundamental frequency group, and adjust the number of the fundamental frequency groups according to the scattering distance. .
상기 신호 처리부는, 상기 신호 처리 주기마다 상기 산란 거리를 산출하여 일정 개수를 저장하고, 상기 신호 처리 주기마다 표적과의 거리, 지향 각, 및 표적과의 시선 각을 산출하고, 상기 신호 처리 주기마다 상기 표적과의 거리의 평균, 상기 지향 각의 평균, 및 상기 표적과의 시선 각의 평균을 이용하여 기준 거리를 산출하고, 상기 기준 거리를 기준으로 상기 산란 거리의 표준 편차를 산출하고, 상기 산란 거리의 표준 편차에 따라 제1 주파수 그룹 변경 조건 또는 제2 주파수 변경 조건을 비교하여 상기 기본 주파수 그룹을 변경할 수 있다.The signal processing unit calculates the scattering distance for each signal processing period and stores a predetermined number, calculates a distance to a target, a directivity angle, and a gaze angle to the target for each signal processing period, and A reference distance is calculated using the average of the distance to the target, the average of the directing angle, and the average of the gaze angle with the target, and a standard deviation of the scattering distance is calculated based on the reference distance, and the scattering The basic frequency group may be changed by comparing the first frequency group change condition or the second frequency change condition according to the standard deviation of the distance.
상기 제1 주파수 그룹 변경 조건은 상기 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제1 기준치보다 큰 상태이며, 상기 신호 처리부는 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 증가시키고 상기 기본 주파수 그룹 내에 할당된 사용 주파수의 개수를 감소시킬 수 있다.The first frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is greater than a preset first reference value, and the signal processor increases the number of the fundamental frequency groups and determines the number of used frequencies allocated in the fundamental frequency group. Can be reduced.
상기 제2 주파수 그룹 변경 조건은 상기 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제2 기준치보다 작은 상태이며, 상기 신호 처리부는 상기 기본 주파수 그룹 중에서 인접하는 두 개의 주파수 그룹을 병합하여 해당하는 사용 주파수의 개수를 증가시킬 수 있다.The second frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is smaller than a preset second reference value, and the signal processing unit merges two adjacent frequency groups among the fundamental frequency groups to determine the number of frequencies used. Can increase.
상기 신호 처리부는 표적과의 거리가 기 설정된 거리보다 이내이거나 상기 주파수 신호가 기 설정된 신호 크기보다 큰 상태인 제3 주파수 그룹 변경 조건에 따라 모든 주파수 그룹을 통합하여 상기 복수의 사용 주파수를 전부 사용하여 표적 정보를 획득할 수 있다.The signal processing unit integrates all frequency groups according to a third frequency group change condition in which the distance to the target is less than a preset distance or the frequency signal is greater than a preset signal level, and uses all the plurality of used frequencies. Target information can be obtained.
상기 안테나에 연결되어 상기 안테나의 지향을 조절하는 구동부를 포함할 수 있다.It may include a driving unit connected to the antenna to adjust the orientation of the antenna.
상기 안테나에 연결되어 상기 안테나를 이동시키는 비행체를 포함할 수 있다.It may include a vehicle connected to the antenna to move the antenna.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 이동형 레이더에 의한 주파수 제어 방법에 있어서, 상기 주파수 신호의 수신 전력에 따라 복수의 사용 주파수를 설정하는 단계, 상기 복수의 사용 주파수를 상기 기본 주파수 그룹에 할당하는 단계, 및 신호 처리 주기마다 반짝임(Glint) 현상으로 발생하는 산란 거리에 따라 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 조절하는 단계를 포함하는 주파수 제어 방법을 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, in a frequency control method using a mobile radar, setting a plurality of use frequencies according to received power of the frequency signal, allocating the plurality of use frequencies to the basic frequency group, And it provides a frequency control method comprising the step of adjusting the number of the fundamental frequency group according to the scattering distance generated by the glint phenomenon in each signal processing period.
상기 산란 거리에 따라 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 조절하는 단계는, 상기 신호 처리 주기마다 상기 산란 거리를 산출하여 일정 개수를 저장하는 단계, 상기 신호 처리 주기마다 표적과의 거리, 지향 각, 및 표적과의 시선 각을 산출하는 단계, 상기 신호 처리 주기마다 상기 표적과의 거리의 평균, 상기 지향 각의 평균, 및 상기 표적과의 시선 각의 평균을 이용하여 기준 거리를 산출하는 단계, 상기 기준 거리를 기준으로 상기 산란 거리의 표준 편차를 산출하는 단계, 및 상기 산란 거리의 표준 편차에 따라 제1 주파수 그룹 변경 조건 또는 제2 주파수 변경 조건을 비교하여 상기 기본 주파수 그룹을 변경하는 단계를 수행할 수 있다.The adjusting of the number of fundamental frequency groups according to the scattering distance may include calculating the scattering distance for each signal processing period and storing a predetermined number, a distance to a target, a directing angle, and a target for each signal processing period. Calculating a gaze angle of and, calculating a reference distance using the average of the distance to the target, the average of the directing angle, and the average of the gaze angle with the target for each signal processing period, the reference distance Calculating a standard deviation of the scattering distance based on, and changing the fundamental frequency group by comparing a first frequency group change condition or a second frequency change condition according to the standard deviation of the scattering distance can be performed. have.
상기 제1 주파수 그룹 변경 조건은 상기 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제1 기준치보다 큰 상태이며, 상기 기본 주파수 그룹을 변경하는 단계는 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 증가시키고 상기 기본 주파수 그룹 내에 할당된 사용 주파수의 개수를 감소시킬 수 있다.The first frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is greater than a preset first reference value, and the step of changing the fundamental frequency group increases the number of fundamental frequency groups and is allocated within the fundamental frequency group. The number of used frequencies can be reduced.
상기 제2 주파수 그룹 변경 조건은 상기 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제2 기준치보다 작은 상태이며, 상기 기본 주파수 그룹을 변경하는 단계는 상기 기본 주파수 그룹 중에서 인접하는 두 개의 주파수 그룹을 병합하여 해당하는 사용 주파수의 개수를 증가시킬 수 있다.The second frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is smaller than a preset second reference value, and the step of changing the fundamental frequency group corresponds to a merge of two adjacent frequency groups among the fundamental frequency groups. You can increase the number of frequencies used.
상기 기본 주파수 그룹의 개수를 조절하는 단계는 표적과의 거리가 기 설정된 거리보다 이내이거나 상기 주파수 신호가 기 설정된 신호 크기보다 큰 상태인 제3 주파수 그룹 변경 조건에 따라 모든 주파수 그룹을 통합하여 상기 복수의 사용 주파수를 전부 사용하여 표적 정보를 획득할 수 있다.The adjusting of the number of basic frequency groups includes all frequency groups being integrated according to a third frequency group change condition in which the distance to the target is less than a preset distance or the frequency signal is greater than a preset signal level. Target information can be obtained by using all of the frequencies of use.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 다수의 산란점으로 인한 반짝임(Glint) 발생 환경에서 표적의 신호 크기 및 반짝임 상태를 고려하여 사용 가능한 주파수를 선택하고 적응적으로 주파수 변경을 수행할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, in an environment where a glint occurs due to a plurality of scattering points, an available frequency is selected in consideration of the signal size and the glint state of the target, and the frequency is adaptively changed. There is an effect that can be done.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if it is an effect not explicitly mentioned herein, the effect described in the following specification expected by the technical features of the present invention and the provisional effect thereof are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 반짝임(Glint) 현상을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 레이더를 예시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 레이더가 산출하는 산란 거리를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 레이더가 산출하는 기준 거리를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 레이더가 산출하는 산란 거리의 표준 편차를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 제어 방법을 예시한 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a glint phenomenon.
2 is a block diagram illustrating a mobile radar according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a scattering distance calculated by a mobile radar according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a reference distance calculated by a mobile radar according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a standard deviation of a scattering distance calculated by a mobile radar according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a frequency control method according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in describing the present invention, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured as matters apparent to those skilled in the art with respect to known functions related to the present invention, a detailed description thereof is omitted, and some embodiments of the present invention It will be described in detail through exemplary drawings.
기존의 주파수 변경 방식을 사용하면, 표적 신호 상태에 상관없이 고정된 개수의 주파수로 그룹을 생성하고, 표적 신호 상태에 상관없이 고정된 주파수 변경 정책을 사용하고, 주파수 변경시 수신되는 표적 신호가 작은 상황에서 각도 정보의 오차가 크게 발생하는 문제가 있다.Using the existing frequency change method, a group is created with a fixed number of frequencies regardless of the target signal state, a fixed frequency change policy is used regardless of the target signal state, and the target signal received when the frequency is changed is small. There is a problem that a large error in angle information occurs in a situation.
도 1은 반짝임(Glint) 현상을 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a glint phenomenon.
반짝임(Glint)은 이러한 다수의 산란점으로 인해 이동형 레이더가 왜곡된 표적의 반사 신호를 받는 현상을 말한다. Glint와 함께 작은 표적 신호의 흔들림이 큰 경우 표적 각도 정보의 정확도가 낮아지며, 이는 이동형 레이더의 각도 오차의 주요 발생 원인이 된다. 일반적으로 이동형 레이더는 먼 거리에서 표적을 탐지, 추적한 후에 표적과의 거리가 점점 가까워진다. 먼 거리에서 함정을 탐지하면 레이더 방정식에 의해 이동형 레이더가 수신하는 표적 신호의 크기는 작다. 레이더 방정식으로 인해 이동형 레이더와 표적 간 거리와 이동형 레이더가 수신하는 표적 신호의 크기는 서로 반 비례한다. Glint refers to a phenomenon in which a mobile radar receives a reflected signal from a distorted target due to these multiple scattering points. In addition to Glint, when the shaking of a small target signal is large, the accuracy of the target angle information decreases, which is a major cause of the angle error of the mobile radar. In general, a mobile radar detects and tracks a target from a long distance, and then the distance to the target becomes closer. If a trap is detected from a long distance, the magnitude of the target signal received by the mobile radar is small according to the radar equation. Due to the radar equation, the distance between the mobile radar and the target and the magnitude of the target signal received by the mobile radar are inversely proportional to each other.
주파수 변경(Frequency Agility) 방식은 Glint 현상을 최소화하며 표적 각도 정보 등의 수신 신호의 정확성을 향상시키지만, 주파수 별 수신 이득 차이로 인해 크기가 작은 표적 신호의 큰 변동을 유발할 수 있으며, 수신 신호 크기의 상대적 변동이 크면 이를 통해 연산하는 표적 각도의 오차가 증가한다. The frequency agility method minimizes the glint phenomenon and improves the accuracy of the received signal such as target angle information, but can cause large fluctuations in the small target signal due to the difference in reception gain for each frequency. If the relative variation is large, the error of the target angle calculated through it increases.
주파수 변경(Frequency Agility) 방식을 사용하지 않으면 획득하는 표적 정보가 왜곡될 가능성이 있으며, 표적에게 이동형 레이더가 사용하는 주파수를 노출시켜 회피 및 전자전 대응 등 표적의 회피 가능성을 증가시킨다. If the frequency agility method is not used, the acquired target information may be distorted, and the frequency used by the mobile radar is exposed to the target, increasing the likelihood of target avoidance such as evasion and electronic warfare response.
특히 탐지하는 표적이 함정의 경우 형상적 특징에 따라 사용 주파수 대역폭이 적을수록 수신 신호의 반짝임(Glint) 현상이 심해지며 이는 표적의 방향을 정확하게 인식하지 못하게 되는 주요 원인이 된다.In particular, in the case of a trap where the target to be detected is a trap, the less the frequency bandwidth used according to the shape characteristics, the more severe the glint of the received signal becomes, which is the main reason that the direction of the target cannot be accurately recognized.
본 실시예에 따른 이동형 레이더는 기존의 주파수 변경 방식보다 수신되는 표적 신호가 작고 불안정한 상황에서 표적의 각도 정보 향상과 함께 함정(해상) 표적의 산란 감소 및 송신 주파수 노출 보호 등 주파수 변경의 장점을 유지하는 적응형 주파수 방식을 제안한다.The mobile radar according to this embodiment maintains the advantages of frequency change, such as reduction of scattering of ship (sea) targets and protection of transmission frequency exposure, along with improving the angle information of the target in an unstable situation where the received target signal is smaller than the conventional frequency change method. We propose an adaptive frequency scheme.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 레이더를 예시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a mobile radar according to an embodiment of the present invention.
이동형 레이더(10)는 표적의 신호 크기 및 반짝임 상태를 반영하여 사용 주파수를 선택하고, 다수의 산란점으로 인한 반짝임 발생 환경에서의 효과적으로 주파수 변경을 수행하고, 이동형 레이더와 표적 간 거리가 멀어도 기존의 주파수 변경 방식보다 더 정확하게 표적 위치를 식별할 수 있다.The
이동형 레이더(10)는 안테나(100) 및 신호 처리부(200)를 포함한다. 이동형 레이더(10)는 구동부 및 비행체 등을 더 포함할 수 있다.The
안테나(100)는 주파수 신호를 송수신한다. 주파수 신호는 레이더 신호 또는 무선 주파수 신호에 해당한다.The antenna 100 transmits and receives frequency signals. The frequency signal corresponds to a radar signal or a radio frequency signal.
신호 처리부(200)는 주파수 신호에 대해서 주파수 변경(Frequency Agility)을 수행한다.The
구동부는 안테나(100)에 연결되어 안테나(100)의 지향을 조절한다. 구동부는 힌지, 짐벌, 모터, 회전각 센서 등을 통해 구현될 수 있다.The driving unit is connected to the antenna 100 to adjust the orientation of the antenna 100. The driving unit may be implemented through a hinge, a gimbal, a motor, and a rotation angle sensor.
비행체는 안테나(100)에 연결되어 안테나(100)를 이동시킨다. 비행체는 날개, 추진체 등을 통해 구현될 수 있다.The vehicle is connected to the antenna 100 to move the antenna 100. The vehicle can be implemented through wings, propellants, and the like.
신호 처리부(200)는 신호 처리 주기마다 반짝임(Glint) 현상으로 발생하는 산란 거리를 산출하여 산란 거리에 따라 사용 주파수의 개수를 조절한다.The
신호 처리부(200)는 주파수 신호의 수신 전력에 따라 복수의 사용 주파수를 설정하고, 복수의 사용 주파수를 기본 주파수 그룹에 할당하고, 산란 거리에 따라 기본 주파수 그룹의 개수를 조절한다. The
신호 처리부(200)는 신호 처리 주기마다 상기 산란 거리를 산출하여 일정 개수를 저장하고, 신호 처리 주기마다 표적과의 거리, 지향 각, 및 표적과의 시선 각을 산출하고, 신호 처리 주기마다 상기 표적과의 거리의 평균, 상기 지향 각의 평균, 및 표적과의 시선 각의 평균을 이용하여 기준 거리를 산출하고, 기준 거리를 기준으로 산란 거리의 표준 편차를 산출하고, 산란 거리의 표준 편차에 따라 제1 주파수 그룹 변경 조건 또는 제2 주파수 변경 조건을 비교하여 기본 주파수 그룹을 변경한다.The
제1 주파수 그룹 변경 조건은 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제1 기준치보다 큰 상태이며, 신호 처리부는 기본 주파수 그룹의 개수를 증가시키고 기본 주파수 그룹 내에 할당된 사용 주파수의 개수를 감소시킨다.The first frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is greater than a preset first reference value, and the signal processing unit increases the number of basic frequency groups and decreases the number of used frequencies allocated in the basic frequency group.
제2 주파수 그룹 변경 조건은 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제2 기준치보다 작은 상태이며, 신호 처리부는 기본 주파수 그룹 중에서 인접하는 두 개의 주파수 그룹을 병합하여 해당하는 사용 주파수의 개수를 증가시킨다.The second frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is smaller than a preset second reference value, and the signal processing unit increases the number of corresponding used frequencies by merging two adjacent frequency groups among the fundamental frequency groups.
신호 처리부는 표적과의 거리가 기 설정된 거리보다 이내이거나 주파수 신호가 기 설정된 신호 크기보다 큰 상태인 제3 주파수 그룹 변경 조건에 따라 모든 주파수 그룹을 통합하여 복수의 사용 주파수를 전부 사용하여 표적 정보를 획득한다.The signal processing unit integrates all frequency groups according to the third frequency group change condition in which the distance to the target is within a preset distance or the frequency signal is greater than the preset signal level, and uses all of the plurality of used frequencies to obtain target information. Acquire.
이동형 레이더에 전원 인가 후 자체 점검(Built-In Test, BIT) 수행 중 각 주파수 별 수신 전력 측정과 사용 가능 주파수 초기 개수를 수학식 1과 같이 계산한다.During self-check (Built-In Test, BIT) after power is applied to the mobile radar, the received power for each frequency is measured and the initial number of usable frequencies is calculated as shown in
BW는 이동형 레이더의 주파수 대역이고, FBW는 주파수 별 사용 대역이고, Finit은 사용 가능한 주파수의 초기 개수이다.BW is the frequency band of the mobile radar, F BW is the band used for each frequency, and F init is the initial number of available frequencies.
신호 처리부는 측정된 주파수 별 수신 전력을 정렬한 후 기본 주파수 그룹(Gnum)으로 나누어 사용 주파수들을 그룹에 할당한다. 각 주파수 그룹 i (1≤i≤Gnum)에 포함되는 주파수 개수는 수학식 2와 같이 표현된다.The signal processor sorts the received power for each measured frequency and divides it into a basic frequency group G num and allocates the used frequencies to the group. The number of frequencies included in each frequency group i (1≤i≤G num ) is expressed as in
BIT에서 측정한 수신 전력을 정렬한 후 각 주파수 그룹 i 별로 앞서 연산한 주파수 개수인 
표적을 탐지 및 추적시 
이동형 레이더가 표적 추적시 신호 처리 후 획득하는 표적 신호의 시선각에 따라 Glint 현상으로 인해 시선각의 흔들림이 커지면서 각도 오차 발생한다. 흔들리는 시선각 별 산란 거리를 연산하여 차후 산란 거리 표준편차 연산을 위해 저장한다. 도 3에서는 이동형 레이더가 산출하는 산란 거리를 예시한다.When a mobile radar tracks a target, an angle error occurs as the angle of vision increases due to the Glint phenomenon according to the viewing angle of the target signal acquired after signal processing. Calculate the scattering distance for each vibrating viewing angle and store it for later calculation of the standard deviation of the scattering distance. 3 illustrates a scattering distance calculated by a mobile radar.
신호 처리부는 획득한 거리 및 시선 각을 사용하여 수학식 3과 같이 이동형 레이더 중심 축 기준 신호처리 주기 별 반짝임(Glint) 현상으로 발생하는 산란 거리 (
신호 처리부는 매 신호처리 주기 간격으로 추적중인 표적과 이동형 레이더 간 거리(
시선각을 먼저 연산한 후 해당 방향으로 안테나가 지향하는 방식이므로 지향 각도와 시선 각도의 위치 차이가 발생한다. 지향 각과 시선 각의 차이를 거리로 환산하여 차후 산란 거리 표준편차 연산시 기준으로 정한다. 도 4에서는 이동형 레이더가 산출하는 기준 거리를 예시한다.Since the angle of sight is calculated first and then the antenna is directed in the corresponding direction, a positional difference between the angle of sight and the angle of sight occurs. The difference between the directing angle and the gaze angle is converted into a distance, and it is determined as a standard when calculating the standard deviation of the scattering distance. 4 illustrates a reference distance calculated by a mobile radar.
일정 개수(n) 동안 누적하며 수학식 4와 같이 표현된 산란 거리의 표준편차를 연산 하기 전 거리 평균(
신호 처리부는 매 신호처리 주기 간격으로 
표준편차가 클수록 시선 각이 많이 흔들리며 이로 인해 지향 각이 정확하지 못하는 가능성이 존재할 수 있다. 도 5에서는 이동형 레이더가 산출하는 산란 거리의 표준 편차를 예시한다.The larger the standard deviation, the more the viewing angle is shaken, and this may cause the possibility that the directing angle is not accurate. 5 illustrates a standard deviation of a scattering distance calculated by a mobile radar.
신호 처리부는 연산한 산란 거리의 표준편차가 사전에 정의한 제1 기준치 보다 크다고 판단되면, 주파수 그룹 개수를 하나 증가하여 주파수 그룹 내 주파수 개수를 줄이면서 반짝임 영향을 줄이는 방향으로 주파수 변경을 수행한다. When it is determined that the standard deviation of the calculated scattering distance is greater than the first reference value defined in advance, the signal processing unit increases the number of frequency groups by one to reduce the number of frequencies in the frequency group and performs frequency change in a direction to reduce the effect of sparkling.
신호 처리부는 연산한 표적 신호의 산란 거리 표준편차 값이 사전에 정의한 제2 기준치 보다 작다고 판단되면, 전자전 대비 목적 및 더 정확한 표적 정보 획득을 위해 인접한 두 개의 주파수 그룹을 병합하여 사용 주파수 개수를 증가시킨다.When it is determined that the calculated standard deviation of the scattering distance of the target signal is smaller than the second reference value, the signal processor increases the number of frequencies used by merging two adjacent frequency groups for the purpose of preparing for electronic warfare and obtaining more accurate target information. .
주파수 그룹의 최대, 최소 개수는 운용 개념에 따라 사전에 정의되며 주파수 그룹의 수는 수학식 6의 범위에 포함되어야 한다.The maximum and minimum number of frequency groups is defined in advance according to the operating concept, and the number of frequency groups should be included in the range of Equation 6.
신호 처리부는 특정 거리 이내 또는 특정 신호 크기 초과인 경우 모든 주파수 그룹을 통합하여 사용 가능한 주파수 초기 개수(Finit)를 사용하여 표적 정보를 획득한다.When the signal processing unit is within a specific distance or exceeds a specific signal level, all frequency groups are integrated and the available frequency initial number (F init ) is used to obtain target information.
본 실시예에 따른 이동형 레이더는 복잡한 산란점을 갖는 표적에 대해 반짝임 현상 완화로 표적의 정확한 위치를 식별할 수 있고, 먼 거리(작은 표적 신호 크기) 환경에서도 보다 정확한 표적의 각도 정보를 추출할 수 있고, 사용 주파수를 적게 쓰는 장점인 표적 신호 크기 안정과 사용 주파수를 많이 쓸 때의 장점인 반짝임 현상 감소를 동시에 확보할 수 있다.The mobile radar according to the present embodiment can identify the exact position of the target by mitigating the flashing phenomenon for a target having a complex scattering point, and extract more accurate target angle information even in a long distance (small target signal level) environment. In addition, it is possible to simultaneously secure the stability of the target signal size, which is an advantage of using a low frequency of use, and reduction of the sparkling phenomenon, which is an advantage of using a large amount of frequency.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 제어 방법을 예시한 흐름도이다. 주파수 제어 방법은 이동형 레이더에 의해 각 단계가 수행된다.6 is a flowchart illustrating a frequency control method according to another embodiment of the present invention. In the frequency control method, each step is performed by a mobile radar.
단계 S210에서 이동형 레이더는 주파수 별 수신 전력을 측정한다.In step S210, the mobile radar measures the received power for each frequency.
단계 S220에서 이동형 레이더는 수신 전력 크기를 기준으로 주파수를 정렬한다.In step S220, the mobile radar sorts the frequencies based on the received power level.
단계 S230에서 이동형 레이더는 최대 사용 주파수 개수를 연산한다.In step S230, the mobile radar calculates the maximum number of used frequencies.
단계 S240에서 이동형 레이더는 주파수 그룹 별 할당 주파수 개수를 연산한다.In step S240, the mobile radar calculates the number of assigned frequencies for each frequency group.
단계 S250에서 이동형 레이더는 주파수 그룹에 정렬된 주파수를 할당한다.In step S250, the mobile radar allocates the sorted frequencies to the frequency group.
단계 S310에서 이동형 레이더는 표적을 추적한다.In step S310, the mobile radar tracks the target.
단계 S320에서 이동형 레이더는 신호 처리 주기마다 산란 거리를 연산한다.In step S320, the mobile radar calculates a scattering distance for each signal processing period.
단계 S330에서 이동형 레이더는 연산 횟수 및 목표 횟수를 비교한다. 목표 횟수만큼 데이터를 확보한다.In step S330, the mobile radar compares the number of calculations and the number of targets. Secure data for the target number of times.
단계 S340에서 이동형 레이더는 산란 거리 표준편차를 연산한다.In step S340, the mobile radar calculates the standard deviation of the scattering distance.
단계 S350에서 이동형 레이더는 산란 거리 표준편차와 제1 기준치를 비교한다. 비교 결과에 따라 제1 기준치보다 크면 단계 S360에서 이동형 레이더는 주파수 그룹을 증가시켜서 사용 주파수 개수를 감소시킨다. 단계 S310에서 표적을 추적한다.In step S350, the mobile radar compares the standard deviation of the scattering distance with the first reference value. If it is greater than the first reference value according to the comparison result, in step S360, the mobile radar decreases the number of used frequencies by increasing the frequency group. The target is tracked in step S310.
단계 S370에서 이동형 레이더는 산란 거리 표준편차와 제2 기준치를 비교한다. 비교 결과에 따라 제2 기준치보다 작으면 단계 S380에서 이동형 레이더는 주파수 그룹을 병합하여 사용 주파수 개수를 증가시킨다. 단계 S310에서 표적을 추적한다.In step S370, the mobile radar compares the standard deviation of the scattering distance with the second reference value. If it is smaller than the second reference value according to the comparison result, in step S380, the mobile radar merges the frequency groups to increase the number of used frequencies. The target is tracked in step S310.
단계 S390에서 이동형 레이더는 표적 거리를 제3 기준치와 비교한다. 비교 결과에 따라 단계 S310에서 표적을 추적한다.In step S390, the mobile radar compares the target distance with the third reference value. The target is tracked in step S310 according to the comparison result.
단계 S400에서 이동형 레이더는 표적 거리가 제3 기준치 이내이면 최대 주파수 개수를 사용한다.In step S400, the mobile radar uses the maximum number of frequencies if the target distance is within the third reference value.
이동형 레이더에 포함된 구성요소들이 도 2에서는 분리되어 도시되어 있으나, 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Although components included in the mobile radar are shown separately in FIG. 2, a plurality of components may be combined with each other to be implemented as at least one module. Components are connected to a communication path connecting a software module or a hardware module inside the device and operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.
이동형 레이더는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.The mobile radar may be implemented in a logic circuit by hardware, firmware, software, or a combination thereof, or may be implemented using a general purpose or specific purpose computer. The device may be implemented using a hardwired device, a Field Programmable Gate Array (FPGA), an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), or the like. In addition, the device may be implemented as a System on Chip (SoC) including one or more processors and controllers.
이동형 레이더는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The mobile radar may be mounted in a form of software, hardware, or a combination thereof on a computing device provided with hardware elements. Computing devices include all or part of a communication device such as a communication modem for performing communication with various devices or wired/wireless communication networks, a memory storing data for executing a program, and a microprocessor for calculating and commanding a program. It can mean a device.
도 6 내지 도 7에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 6 내지 도 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.In FIGS. 6 to 7, it is described that each process is sequentially executed, but this is only illustrative, and those skilled in the art are shown in FIGS. 6 to 7 within a range not departing from the essential characteristics of the embodiment of the present invention. By changing the described order, executing one or more processes in parallel, or adding other processes, various modifications and variations may be applied.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.The operations according to the embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. Computer-readable medium refers to any medium that has participated in providing instructions to a processor for execution. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or a combination thereof. For example, there may be a magnetic medium, an optical recording medium, a memory, and the like. Computer programs may be distributed over networked computer systems to store and execute computer-readable codes in a distributed manner. Functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the technical field to which the present embodiment belongs.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for explaining the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
10: 이동형 레이더
100: 안테나
200: 신호 처리부10: mobile radar
100: antenna
200: signal processing unit
Claims (13)
상기 주파수 신호에 대해서 주파수 변경(Frequency Agility)을 수행하는 신호 처리부를 포함하며,
상기 신호 처리부는 신호 처리 주기마다 반짝임(Glint) 현상으로 발생하는 산란 거리를 산출하여 상기 산란 거리에 따라 사용 주파수의 개수를 조절하며,
상기 신호 처리부는, 상기 주파수 신호의 수신 전력에 따라 복수의 사용 주파수를 설정하고, 상기 복수의 사용 주파수를 기본 주파수 그룹에 할당하고, 상기 산란 거리에 따라 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 조절하고,
상기 신호 처리부는, 상기 신호 처리 주기마다 상기 산란 거리를 산출하여 일정 개수를 저장하고, 상기 신호 처리 주기마다 표적과의 거리, 지향 각, 및 표적과의 시선 각을 산출하고, 상기 신호 처리 주기마다 상기 표적과의 거리의 평균, 상기 지향 각의 평균, 및 상기 표적과의 시선 각의 평균을 이용하여 기준 거리를 산출하고, 상기 기준 거리를 기준으로 상기 산란 거리의 표준 편차를 산출하고, 상기 산란 거리의 표준 편차에 따라 제1 주파수 그룹 변경 조건 또는 제2 주파수 변경 조건을 비교하여 상기 기본 주파수 그룹을 변경하는 것을 특징으로 하는 이동형 레이더.An antenna for transmitting and receiving frequency signals; And
Includes a signal processing unit for performing a frequency change (Frequency Agility) on the frequency signal,
The signal processing unit calculates a scattering distance generated by a glint phenomenon for each signal processing period and adjusts the number of used frequencies according to the scattering distance,
The signal processing unit sets a plurality of use frequencies according to the received power of the frequency signal, allocates the plurality of use frequencies to a fundamental frequency group, and adjusts the number of the fundamental frequency groups according to the scattering distance,
The signal processing unit calculates the scattering distance for each signal processing period and stores a predetermined number, calculates a distance to a target, a directivity angle, and a gaze angle to the target for each signal processing period, and A reference distance is calculated using the average of the distance to the target, the average of the directing angle, and the average of the gaze angle with the target, and a standard deviation of the scattering distance is calculated based on the reference distance, and the scattering A mobile radar, characterized in that the basic frequency group is changed by comparing a first frequency group change condition or a second frequency change condition according to a standard deviation of a distance.
상기 제1 주파수 그룹 변경 조건은 상기 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제1 기준치보다 큰 상태이며,
상기 신호 처리부는 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 증가시키고 상기 기본 주파수 그룹 내에 할당된 사용 주파수의 개수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 이동형 레이더.The method of claim 1,
The first frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is greater than a preset first reference value,
And the signal processing unit increases the number of the fundamental frequency groups and decreases the number of used frequencies allocated in the fundamental frequency group.
상기 제2 주파수 그룹 변경 조건은 상기 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제2 기준치보다 작은 상태이며,
상기 신호 처리부는 상기 기본 주파수 그룹 중에서 인접하는 두 개의 주파수 그룹을 병합하여 해당하는 사용 주파수의 개수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 이동형 레이더.The method of claim 1,
The second frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is less than a preset second reference value,
And the signal processing unit merges two adjacent frequency groups among the fundamental frequency groups to increase the number of corresponding used frequencies.
상기 신호 처리부는 표적과의 거리가 기 설정된 거리 이내이거나 상기 주파수 신호가 기 설정된 신호 크기보다 큰 상태인 제3 주파수 그룹 변경 조건에 따라 모든 주파수 그룹을 통합하여 상기 복수의 사용 주파수를 전부 사용하여 표적 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 이동형 레이더.The method of claim 1,
The signal processing unit integrates all frequency groups according to a third frequency group change condition in which the distance to the target is within a preset distance or the frequency signal is greater than a preset signal level, and uses all the plurality of used frequencies to target the target. Mobile radar, characterized in that to obtain information.
상기 안테나에 연결되어 상기 안테나의 지향을 조절하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 레이더.The method of claim 1,
And a driving unit connected to the antenna to adjust the direction of the antenna.
상기 안테나에 연결되어 상기 안테나를 이동시키는 비행체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 레이더.The method of claim 1,
Mobile radar comprising a vehicle connected to the antenna to move the antenna.
주파수 신호의 수신 전력에 따라 복수의 사용 주파수를 설정하는 단계;
상기 복수의 사용 주파수를 기본 주파수 그룹에 할당하는 단계; 및
신호 처리 주기마다 반짝임(Glint) 현상으로 발생하는 산란 거리에 따라 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 조절하는 단계를 포함하며,
상기 산란 거리에 따라 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 조절하는 단계는,
상기 신호 처리 주기마다 상기 산란 거리를 산출하여 일정 개수를 저장하는 단계;
상기 신호 처리 주기마다 표적과의 거리, 지향 각, 및 표적과의 시선 각을 산출하는 단계;
상기 신호 처리 주기마다 상기 표적과의 거리의 평균, 상기 지향 각의 평균, 및 상기 표적과의 시선 각의 평균을 이용하여 기준 거리를 산출하는 단계;
상기 기준 거리를 기준으로 상기 산란 거리의 표준 편차를 산출하는 단계; 및
상기 산란 거리의 표준 편차에 따라 제1 주파수 그룹 변경 조건 또는 제2 주파수 변경 조건을 비교하여 상기 기본 주파수 그룹을 변경하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 제어 방법.In the frequency control method using a mobile radar,
Setting a plurality of use frequencies according to the received power of the frequency signal;
Allocating the plurality of used frequencies to a fundamental frequency group; And
Including the step of adjusting the number of the fundamental frequency group according to the scattering distance generated by a glint phenomenon in each signal processing period,
Adjusting the number of the fundamental frequency groups according to the scattering distance,
Calculating the scattering distance for each signal processing period and storing a predetermined number;
Calculating a distance to a target, a directing angle, and a gaze angle to the target for each signal processing cycle;
Calculating a reference distance using an average of the distance to the target, the average of the directing angle, and the average of the viewing angle with the target for each signal processing period;
Calculating a standard deviation of the scattering distance based on the reference distance; And
And comparing a first frequency group change condition or a second frequency change condition according to a standard deviation of the scattering distance to change the fundamental frequency group.
상기 제1 주파수 그룹 변경 조건은 상기 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제1 기준치보다 큰 상태이며,
상기 기본 주파수 그룹을 변경하는 단계는 상기 기본 주파수 그룹의 개수를 증가시키고 상기 기본 주파수 그룹 내에 할당된 사용 주파수의 개수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 주파수 제어 방법.The method of claim 9,
The first frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is greater than a preset first reference value,
The step of changing the fundamental frequency group comprises increasing the number of the fundamental frequency groups and decreasing the number of used frequencies allocated in the fundamental frequency group.
상기 제2 주파수 그룹 변경 조건은 상기 산란 거리의 표준 편차가 기 설정된 제2 기준치보다 작은 상태이며,
상기 기본 주파수 그룹을 변경하는 단계는 상기 기본 주파수 그룹 중에서 인접하는 두 개의 주파수 그룹을 병합하여 해당하는 사용 주파수의 개수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 주파수 제어 방법.The method of claim 9,
The second frequency group change condition is a state in which the standard deviation of the scattering distance is less than a preset second reference value,
The changing of the fundamental frequency group comprises increasing the number of corresponding used frequencies by merging two adjacent frequency groups among the fundamental frequency groups.
상기 기본 주파수 그룹의 개수를 조절하는 단계는 표적과의 거리가 기 설정된 거리보다 이내이거나 상기 주파수 신호가 기 설정된 신호 크기보다 큰 상태인 제3 주파수 그룹 변경 조건에 따라 모든 주파수 그룹을 통합하여 상기 복수의 사용 주파수를 전부 사용하여 표적 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 주파수 제어 방법.The method of claim 9,
The adjusting of the number of basic frequency groups includes all frequency groups being integrated according to a third frequency group change condition in which the distance to the target is less than a preset distance or the frequency signal is greater than a preset signal level. Frequency control method, characterized in that the target information is obtained by using all the used frequencies of.
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|---|---|---|---|
| KR1020200111672A KR102208175B1 (en) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | Adaptive tracking frequency control method of mobile radar |
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2020
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