KR102216650B1 - 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 cfar 탐지 방법 및 그 시스템 - Google Patents

적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 cfar 탐지 방법 및 그 시스템 Download PDF

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임상호
최익환
홍용준
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 입력된 신호에 기설정된 필터링을 적용하여 거리에 따른 전력값으로 변환하고, 상기 거리에 따른 전력값들을 기초로 CFAR(Constant False Alarm Rate)기법을 적용하기 위한 하나의 시험셀(test cell)과 복수의 기준셀(reference cell)를 지정하는 시험셀지정단계; 상기 시험셀을 중심으로 하여 제1방향으로 시험셀의 값에 대한 제1조건을 만족하는 셀을 선택하는 제1조건판단단계; 상기 제1조건을 만족하는 셀에서 기설정된 가드셀 수의 상한값에 대한 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀(guard cell)로 선택하는 제2조건판단단계; 상기 시험셀을 중심으로 하여 제2방향으로 상기 제1조건 및 상기 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀로 선택하는 조건판단반복단계; 상기 지정된 기준셀을 기초로 평가치를 계산하고, 상기 계산된 평가치에 가중치를 적용하여 문턱치를 산출하는 문턱치산출단계; 및 상기 산출된 문턱치를 상기 시험셀의 값과 비교한 결과를 기초로 표적의 존부를 판정하는 표적판단단계를 포함하는 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 방법을 개시한다.

Description

적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 방법 및 그 시스템 {CFAR detecting method based on adaptive guard cell selection and system thereof}
본 발명은 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 방법 및 그 시스템에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로는, 입력된 신호를 기초로 하여, 가드 셀의 수를 조정하는 방식으로 큰 표적이 있을 때에 유발되는 자기마스킹 효과를 회피할 수 있는 개선된 CFAR 탐지 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
레이더로 통신하는 시스템 체계에서는, 신호가 안테나(antenna)를 통해서 외부로 송신되고, 송신된 신호가 클러터(clutter)에 의해 산란되어 반사되는 신호가 안테나로 수신된다. 이때 안테나로 수신된 신호는 펄스 레이더의 경우 정합 필터(matched filter)와 같은 방법을 통해 거리(range)축에 수신된 신호의 전력 형태로 표현할 수 있고, 신호의 전력값에는 클러터뿐만 아니라 그 외의 노이즈 성분이 포함되어 있다.
레이더 시스템에서 표적 신호만을 추출하기 위하여, 일반적으로 '일정 오경보율(Constant False Alarm Rate) 검파'라는 표적 탐지 처리를 수행한다. 일정 오경보율 검파기는 레이더 표적 탐지 과정에서 신호를 적응 문턱치와 비교하며, 오경보율을 일정 수준으로 유지하는 기능을 수행한다.
종래의 CFAR 탐지 방법을 사용하면, 고정된 가드 셀(guard cell)의 설정으로 인해 설정된 가드 셀보다 큰 크기의 표적에 대해서는 셀프마스킹(self-masking) 효과로 인해 표적탐지가 불가능한 단점이 있다. 보다 구체적으로, 종래의 CFAR 탐지 방법은 좌측과 우측의 기준 셀(reference cell)의 전력을 모두 더한 후 평가치를 계산하고, 계산된 평가치를 이용하여 문턱치를 구한다. 따라서, 미리 설정된 가드 셀의 크기보다 더 큰 표적으로 인해 좌측과 우측의 기준 셀 내에 표적(자기 자신)이 존재하면, 문척치 값도 함께 증가하여, 시험 셀(Cell Under Test, 이하, CUT)의 표적을 탐지하지 못하는 셀프마스킹 효과가 발생된다.
도 1은 종래의 CFAR 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서, 시험 셀(test cell) 주변에는 가드 셀이 존재한다. 도 1에서, 한 개의 시험 셀의 양측에는 각각 가드 셀이 두 개씩 배치되어 있으며, 나머지 셀은 기준 셀이다. 시험 셀에 배치되는 가드 셀은 고정된 값으로서, 추후에 입력되는 레이더 반사신호와 상관없이 그대로 유지된다.
도 1의 가드 셀은 셀프마스킹 효과를 개선하기 위해 미리 고정된 개수가 설정되며, 보통 예측되는 표적의 크기와 같게 설정된다. 도 1에서 가드 셀 옆으로는 기준 셀들이 위치한다. 시험 셀의 좌측과 우측에 존재하는 기준 셀의 평가치는 수학식 1 및 수학식 2를 통해 산출될 수 있다.
Figure 112019113400575-pat00001
Figure 112019113400575-pat00002
수학식 1 및 수학식 2는 각각 시험 셀의 좌측과 우측에 존재하는 기준 셀의 평가치를 산출하기 위한 수학식이다. 수학식 1 및 수학식 2에서 REFL과 REFR은 각각 좌측과 우측에 존재하는 기준 셀을 의미하고, 전체 기준 셀 수를 N개라고 가정하면, 각각 좌측과 우측의 기준 셀 수는 N/2개로 동일하다.
Figure 112019113400575-pat00003
수학식 3은 종래의 CFAR 탐지 기법에서 문턱치를 산출하기 위한 수학식이다.
수학식 3에서 T는 문턱치(threshold value), αCA는 문턱치 가중치(threshold multiplier)로 평균 오경보 확률(false alarm probability)에 의해 결정되는 값이다.
Figure 112019113400575-pat00004
수학식 4는 평균 오경보 확률과 문턱치 가중치와의 관계식을 나타낸 수학식이다. 수학식 4에서,
Figure 112019113400575-pat00005
는 평균 오경보 확률을 의미하고, N은 기준 셀의 수를 의미한다.
수학식 1 내지 수학식 4를 통한 결과값으로 종래의 CFAR 탐지 방법을 사용하면, 표적의 크기가 다양한 상황에서, 미리 설정된 가드 셀보다 더 큰 표적의 경우, 기준 셀 내에 표적이 위치하게 되어, 평가치 값이 크게 계산되며, 문턱치도 함께 증가하여, 시험 셀에 표적이 존재하더라도 시험 셀의 표적을 탐지할 수 없다.
위와 같은 문제점을 해소하기 위한 방법으로, 표적의 크기가 다양한 상황에서 모든 표적을 빠짐없이 탐지하기 위해, 가드 셀의 크기를 예측되는 표적들 중 가장 큰 표적의 크기와 동일하게 설정할 수 있다.
도 1을 참조하여 예를 들면, 시험 셀을 기준으로 가드 셀이 좌측, 우측에 2개씩 설정되어 있으나, 시험 셀의 좌측 및 우측에 가드 셀을 8개씩 설정함으로써, 큰 표적도 탐지가 가능하도록 설정할 수도 있다는 것이며, 이 경우 가드 셀 보다 작은 표적의 경우 시험 셀 주변에 과다하게 가드 셀이 할당되어 시험 셀 주변의 잡음 환경을 제대로 평가할 수 없게 되는 다른 문제가 생긴다. 즉, 시험 셀 주변의 잡음 환경이 아닌 가드 셀만큼 떨어진 곳에 기준 셀이 설정되어 시험 셀의 잡음 환경 추정에 손실이 발생하며, 이 손실로 인해 문턱치 계산에 손실이 발생된다. 그리고, 과도한 가드셀 설정은 표적 주변의 문턱치도 낮게 하여, 오경보(false alarm)를 발생시키는 원인이 된다.
1. 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0010457호 2. 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0005063호 3. 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0083568호 4. 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0039383호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래의 셀프마스킹 효과에 따른 단점을 극복할 수 있는 개선된 CFAR 탐지 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 입력된 신호에 기설정된 필터링을 적용하여 거리에 따른 전력값으로 변환하고, 상기 거리에 따른 전력값들을 기초로 CFAR(Constant False Alarm Rate)기법을 적용하기 위한 하나의 시험셀(test cell)과 복수의 기준셀(reference cell)를 지정하는 시험셀지정단계; 상기 시험셀을 중심으로 하여 제1방향으로 시험셀의 값에 대한 제1조건을 만족하는 셀을 선택하는 제1조건판단단계; 상기 제1조건을 만족하는 셀에서 기설정된 가드셀 수의 상한값에 대한 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀(guard cell)로 선택하는 제2조건판단단계; 상기 시험셀을 중심으로 하여 제2방향으로 상기 제1조건 및 상기 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀로 선택하는 조건판단반복단계; 상기 지정된 기준셀을 기초로 평가치를 계산하고, 상기 계산된 평가치에 가중치를 적용하여 문턱치를 산출하는 문턱치산출단계; 및 상기 산출된 문턱치를 상기 시험셀의 값과 비교한 결과를 기초로 표적의 존부를 판정하는 표적판단단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 시스템은, 입력된 신호에 기설정된 필터링을 적용하여 거리에 따른 전력값으로 변환하고, 상기 거리에 따른 전력값들을 기초로 CFAR(Constant False Alarm Rate)기법을 적용하기 위한 하나의 시험셀(test cell)과 복수의 기준셀(reference cell)를 지정하는 셀설정부; 상기 시험셀을 중심으로 하여 제1방향으로 시험셀의 값에 대한 제1조건을 만족하는 셀을 선택하고, 상기 제1조건을 만족하는 셀에서 기설정된 가드셀 수의 상한값에 대한 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀(guard cell)로 선택하는 연산부; 및 상기 시험셀을 중심으로 하여 제2방향으로 상기 제1조건 및 상기 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀로 선택하는 것을 반복하는 반복제어부;를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 반복제어부를 통해 가드셀이 모두 선택되면, 상기 지정된 기준셀을 기초로 평가치를 계산하고, 상기 계산된 평가치에 가중치를 적용하여 문턱치를 산출하고, 상기 산출된 문턱치를 상기 시험셀의 값과 비교한 결과를 기초로 표적의 존부를 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예는, 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 표적의 크기가 다양한 상황에서 가드 셀을 입력 신호에 따라 적응적으로 선택하여 모든 표적을 탐지할 수 있다.
도 1은 종래의 CFAR 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 시스템의 일 예의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따라 시험 셀을 중심으로 여러 개의 가드 셀이 설정된 결과를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 연산부가 제1방향 및 제2방향에 따라서 가드 셀을 설정하는 과정을 수식을 포함하는 흐름도로 도시한 도면이다.
도 5는 표적의 크기가 다양한 상황을 모의한 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4에 대한 환경에서 종래의 CFAR 탐지 방법의 일 예를 사용한 결과를 도식적으로 나타낸다.
도 7은 도 4에 대한 환경에서 종래의 CFAR 탐지 방법의 다른 일 예를 사용한 결과를 도식적으로 나타낸다.
도 8은 도 4에 대한 환경에서 본 발명에 따른 CFAR 탐지 방법을 사용한 결과를 도식적으로 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시 예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시 예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시 예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징을 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 시스템의 일 예의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 시스템은, 셀설정부(210), 연산부(230) 및 반복제어부(250)를 포함하는 것을 알 수 있다.
먼저, 셀설정부(210)는 입력된 신호에 기설정된 필터링을 적용하여 거리에 따른 전력값으로 변환하고, 거리에 따른 전력값들을 기초로 CFAR기법을 적용하기 위한 하나의 시험 셀(test cell)과 복수의 기준 셀(reference cell)을 설정하는 기능을 수행한다.
여기서, 입력된 신호는 전체 시스템(200)을 기준으로 하여 입력되는 신호로서, 레이더로 통신하는 시스템 체계하에서, 안테나를 통해서 외부로 송신된 신호가 표적으로부터 반사되어 시스템에 수신되는 신호를 의미한다. 수신된 신호가 정합 필터 등에 의해서, 거리(range)에 따른 전력값으로 표현될 수 있다는 것은 종래 기술에 대해서 설명하는 과정에서 전술한 바 있다. 거리에 따른 전력값들에 의해서, 하나의 시험 셀 및 기준 셀이 설정되고, 시험 셀 및 기준 셀들은 각각 고유한 인덱스(index)를 갖고, 고유한 값(value)을 갖는다.
연산부(230)는 시험 셀을 중심으로 하여, 제1방향으로 시험 셀의 값에 대한 제1조건을 만족하는 셀을 선택하고, 제1조건을 만족하는 셀에서 기설정된 가드 셀의 수의 상한값에 대한 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀로 선택하는 기능을 수행한다. 제1방향에 대해서는 도 3을 통해 후술하기로 한다.
Figure 112019113400575-pat00006
수학식 5는 연산부(230)가 제1조건의 만족여부를 판단하기 위해 사용하는 수학식의 일 예이다. 수학식 5은 시험 셀의 값인 xCUT에 대한 수식이다. 수학식 5에서 i는 셀의 인덱스를 의미하고, β는 설계 변수를 의미한다. β는 연산부(230)가 시험 셀의 전력보다 얼마만큼 작은 값까지 표적으로 판단하여 가드 셀로 설정할 지 결정하기 위해 활용하는 변수로서, 5dB 내외로 설정될 수 있다. 실시 예에 따라서, β는 5dB가 아닌 값이 될 수도 있으며, 만약 β가 5dB로 설정되었다면, 시험 셀과 비교대상인 비교대상셀의 값(전력)이 시험 셀의 값(전력)의 5dB 이내면 시험 셀과 같은 표적으로 간주하는 설계가 해석될 수 있다.
즉, 연산부(230)는 시험 셀의 값과 가드 셀로 설정될 수도 있는 비교대상셀의 값의 차이가 기설정된 범위 이내인지 여부를 판단하고, 판단한 결과에 따라 다른 동작을 수행하게 된다.
일 예로서, 연산부(230)는 시험 셀의 값과 비교대상셀의 값의 차이가 5dB를 초과하면, 제1조건을 만족하지 않은 것으로 판단할 수 있고, 다른 일 예로서, 연산부(230)는 시험 셀의 값과 비교대상셀의 값의 차이가 5dB 미만이면, 제1조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 연산부(230)는 제1조건을 만족하는 비교대상셀에 대해서는 제2조건을 재차 만족하는지 판단할 수 있고, 제1조건을 만족하지 않는 비교대상셀에 대해서는 제2조건의 만족여부를 판단하지 않는다.
이어서, 연산부(230)는 제1조건을 만족하는 셀에서 기설정된 가드 셀 수의 상한값에 대한 제2조건을 만족하는 셀을 선택한다.
Figure 112019113400575-pat00007
수학식 6은 연산부(230)가 제1조건을 만족하는 셀이 제2조건도 만족하는지 판단할 때 사용하는 수학식이다. 수학식 6에서, i는 비교대상셀의 인덱스, idx(xCUT)는 시험 셀의 인덱스, Nmax-guard는 셀설정부(210)에 의해 기설정된 가드 셀 수의 상한값을 의미한다. 여기서, Nmax-guard는 본 발명에 의해서 입력 신호에 따라 가변적인 가드 셀의 수가 무한정으로 늘어날 수 없고, 고정된 값 이내에서만 변경될 수 있다는 것을 의미하는 값으로 해석될 수 있다. Nmax-guard는 연산부(230)에 미리 설정될 수 있는 값으로서, 합리적인 결과 유도를 위해서 시스템(200)의 관리자에 의해 적절하게 변경될 수 있다.
종래 기술의 문제점으로 이미 설명한 것과 같이, 모든 표적을 빠짐없이 탐지하기 위해서 가드 셀의 수를 지나치게 늘리게 되면, 표적 주변의 문턱치가 낮아져서 오경보가 발생되는 새로운 문제점이 발생되나, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 근본적으로 해소하기 위해서, 제2조건에서 가드 셀의 수의 상한값 Nmax-guard을 정의하고 활용함으로써, 표적 주변의 문턱치가 낮아져서 오경보가 발생되는 경우가 최소화될 수 있다.
연산부(230)는 전술한 것과 같이 제1방향으로 방향을 설정하고 난 뒤, 시험 셀을 기준으로 인덱스를 하나씩 바꿔가면서 제1조건을 만족하는 비교대상셀이 있는지 여부를 파악하고, 제1조건을 만족하는 비교대상셀이 수학식 6에 따른 제2조건을 만족하는지 여부를 후속적으로 파악하여, 제1조건 및 제2조건에 부합하는 비교대상셀을 가드 셀로 선택(설정)하게 된다. 실시 예에 따라서, 연산부(230)는 수학식 5 및 수학식 6에 따른 연산만을 수행하고, 연산결과를 셀설정부(210)에 리턴하여, 셀설정부(210)가 가드 셀을 설정하도록 할 수도 있으며, 연산부(230)가 셀설정부(210)에 포함되는 형태로 구현될 수도 있다.
반복제어부(250)는 셀설정부(210) 및 연산부(230)에 물리적 또는 논리적으로 연결된 모듈로서, 시험 셀을 중심으로 제1방향이 아니라 제2방향에 대해서도 가드 셀이 생길 수 있도록 셀설정부(210) 및 연산부(230)를 반복제어한다. 구체적으로, 반복제어부(250)는 시험 셀의 중심으로 우측(제1방향)으로 제1조건 및 제2조건을 만족하는 가드 셀이 설정되면, 좌측(제2방향)에 대해서도 가드 셀이 설정될 수 있도록 셀설정부(210) 및 연산부(230)의 동작을 반복시킨다. 이 과정에서, 가드 셀을 설정하기 위한 방향이 달라지므로, 수학식 5 및 수학식 6은 달라진 방향에 맞춰서 적절히 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따라 시험 셀을 중심으로 여러 개의 가드 셀이 설정된 결과를 도식적으로 나타낸 도면이다.
설명의 편의를 위해서, 도 3을 도 1과 비교하면, 도 1에서는 시험 셀 및 기준 셀이 설정되는 단계에서 표적의 크기와 상관없이 가드 셀의 개수도 설정되므로, 셀프마스킹 효과가 발생되는 종전의 문제점을 그대로 가질 수 밖에 없으나, 도 3에서는 수학식 5 및 수학식 6에 의해, 시험 셀을 중심으로 가드 셀의 개수가 유연하게 조정될 수 있어서, 셀프마스킹 효과가 발생되는 문제점이 해소될 뿐만 아니라, 가드 셀의 수를 늘림에 따라 문턱치도 함께 높아져서 생기게 되는 오경보문제도 막을 수 있다.
도 4는 연산부가 제1방향 및 제2방향에 따라서 가드 셀을 설정하는 과정을 수식을 포함하는 흐름도로 도시한 도면이다.
도 4에서 연산부(230)는 제1방향을 시험 셀의 우측(right side)으로 잡았다고 가정하였으며, 연산부(230)는 반복제어부(250)의 제어를 받아서, 단계 S310 내지 단계 S340을 반복하면서, 시험 셀의 우측에 위치하는 가드 셀의 수를 늘려나가게 된다. 예를 들어, 연산부(230)는 인덱스 0을 갖는 시험 셀의 우측 셀 3개를 가드 셀로 설정할 수 있고, 가드 셀의 인덱스는 1 내지 3이 된다.
연산부(230)는 제1방향에 대한 가드 셀을 모두 설정하고 나서, 단계 S350내지 단계 S380을 반복하면서, 제2방향(좌측)에 대한 가드 셀을 설정하게 되고, 가드 셀을 설정하는 방향이 제1방향에서 제2방향으로 바뀌었으므로, 연산부(230)는 바뀐 방향을 고려하여, 수학식을 일부 변경하여 적용하게 된다. 예를 들어, 연산부(230)는 인덱스 0을 갖는 시험 셀의 좌측 셀 3개를 가드 셀로 설정할 수 있고, 이때의 가드 셀의 인덱스는 -1 내지 -3이 된다.
연산부(230)는 반복제어부(250)를 통해서 시험 셀 주변에 가드 셀이 모두 선택되면, 셀설정부(210)에 의해 지정된 기준 셀을 수학식 1 및 수학식 2를 적용하여, 평가치(evaluation value)를 계산하고, 계산된 평가치에 가중치(multiplier)를 적용하여, 문턱치(threshold value)를 산출하고, 산출된 문턱치를 시험 셀의 값과 비교한 결과를 기초로 하여, 표적의 존부를 판정할 수 있다.
도 5는 표적의 크기가 다양한 상황을 모의한 결과를 도시한 도면이다.
도 5에서는 총 4개의 표적을 모의(simulation)하였으며, 도 5를 참조하면, 각 표적의 크기는 14bin, 11bin, 8bin, 3bin인 것을 알 수 있다. 도 5는 후술하는 도 6 내지 도 8을 설명하기 위한 기본 그래프가 된다.
도 6은 도 4에 대한 환경에서 종래의 CFAR 탐지 방법의 일 예를 사용한 결과를 도식적으로 나타낸다.
도 6에서 점선은 각 거리 셀(range bin)의 문턱치를 나타낸다. 도 6에서는 기준 셀의 수 N은 16, 가드 셀은 4, 평균 오경보 확률은 1/1000이 설정되었다고 가정한다. 종래의 탐지 방법에 따르면, 도 6을 참조했을 때, 고정된 4개의 가드 셀로 표적의 크기가 3bin인 것은 탐지했으나, 크기가 8bin인 것은 일부만 탐지하고, 크기가 14bin, 11bin인 것은 탐지하지 못한 것을 알 수 있다. 구체적으로, 탐지되지 않은 표적의 문턱치를 참조하면, 셀프마스킹 효과로 문턱치가 표적 신호보다 높아진 것을 알 수 있다.
도 7은 도 4에 대한 환경에서 종래의 CFAR 탐지 방법의 다른 일 예를 사용한 결과를 도식적으로 나타낸다.
보다 상세하게는, 도 7에서 사용된 종래의 CFAR 탐지 방법은 셀프마스킹 효과를 최소화하기 위해서, 표적의 최대 크기로 예상되는 값을 그대로 가드 셀의 수로 선택한 방법이다. 즉, 도 7에서는 기준 셀의 수 N은 16, 가드 셀은 15, 평균 오경보 확률은 1/1000로 설정되었으며, 도 6에서의 가드 셀의 수인 4에 비해서 훨씬 큰 값으로 조정된 것을 알 수 있다. 도 7에서는 고정된 15개의 가드 셀로 인해 4개의 표적을 모두 탐지했으나, 가장 작은 크기의 표적에 대해서 문턱치가 지나치게 낮고 넓게 형성되면서, 오경보 발생가능성이 지나치게 높아지는 문제점이 생겼다.
도 8은 도 4에 대한 환경에서 본 발명에 따른 CFAR 탐지 방법을 사용한 결과를 도식적으로 나타낸다.
보다 구체적으로, 도 8에서 사용된 본 발명에 따른 적응형 CFAR 탐지 방법에 의하면 표적 4개가 모두 탐지되었을 뿐만 아니라, 도 7과 달리 오경보가 발생될 가능성도 지나치게 높아지지 않았다. 도 8에서 기준 셀의 수 N은 16, Nmax-guard는 14, β는 5, 평균 오경보 확률은 1/1000로 설정되었으며, 입력된 신호에 따라 가드 셀의 수를 조정하는 본 발명의 특성이 반영되어, 도 6 및 도 7과 달리 가드 셀의 고정된 개수가 필요하지 않게 되었다.
설명의 편의를 위해서, 본 발명은 도 3에서 거리 방향(1차원)으로만 설명되었으나, 도플러/거리 방향(2차원)으로 확장시켜 적용될 수도 있다. 이로써, 도플러와 거리를 모두 고려하는 레이더 시스템에도 본 발명은 적용될 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
200 : 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 시스템
210 : 셀설정부
230 : 연산부
250 : 반복제어부

Claims (9)

  1. 입력된 신호에 기설정된 필터링을 적용하여 거리에 따른 전력값으로 변환하고, 상기 거리에 따른 전력값들을 기초로 CFAR(Constant False Alarm Rate)기법을 적용하기 위한 하나의 시험셀(test cell)과 복수의 기준셀(reference cell)를 지정하는 시험셀지정단계;
    상기 시험셀을 중심으로 하여 제1방향으로 시험셀의 값에 대한 제1조건을 만족하는 셀을 선택하는 제1조건판단단계;
    상기 제1조건을 만족하는 셀에서 기설정된 가드셀 수의 상한값에 대한 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀(guard cell)로 선택하는 제2조건판단단계;
    상기 시험셀을 중심으로 하여 제2방향으로 상기 제1조건 및 상기 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀로 선택하는 조건판단반복단계;
    상기 지정된 기준셀을 기초로 평가치를 계산하고, 상기 계산된 평가치에 가중치를 적용하여 문턱치를 산출하는 문턱치산출단계; 및
    상기 산출된 문턱치를 상기 시험셀의 값과 비교한 결과를 기초로 표적의 존부를 판정하는 표적판단단계를 포함하는 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1조건은,
    상기 시험셀의 값과 비교대상셀의 값의 차이가 기설정된 범위 이내인지 여부에 대한 조건인 것을 특징으로 하는 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기설정된 범위는,
    5dB인 것을 특징으로 하는, 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2조건판단단계는,
    상기 시험셀의 인덱스와 비교대상셀의 인덱스의 차이가 상기 상한값보다 더 작은지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
  6. 입력된 신호에 기설정된 필터링을 적용하여 거리에 따른 전력값으로 변환하고, 상기 거리에 따른 전력값들을 기초로 CFAR(Constant False Alarm Rate)기법을 적용하기 위한 하나의 시험셀(test cell)과 복수의 기준셀(reference cell)를 지정하는 셀설정부;
    상기 시험셀을 중심으로 하여 제1방향으로 시험셀의 값에 대한 제1조건을 만족하는 셀을 선택하고,
    상기 제1조건을 만족하는 셀에서 기설정된 가드셀 수의 상한값에 대한 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀(guard cell)로 선택하는 연산부; 및
    상기 시험셀을 중심으로 하여 제2방향으로 상기 제1조건 및 상기 제2조건을 만족하는 셀을 가드 셀로 선택하는 것을 반복하는 반복제어부;를 포함하고,
    상기 연산부는,
    상기 반복제어부를 통해 가드셀이 모두 선택되면, 상기 지정된 기준셀을 기초로 평가치를 계산하고, 상기 계산된 평가치에 가중치를 적용하여 문턱치를 산출하고,
    상기 산출된 문턱치를 상기 시험셀의 값과 비교한 결과를 기초로 표적의 존부를 판정하는 것을 특징으로 하는 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1조건은,
    상기 시험셀의 값과 비교대상셀의 값의 차이가 기설정된 범위 이내인지 여부에 대한 조건인 것을 특징으로 하는 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기설정된 범위는,
    5dB인 것을 특징으로 하는, 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 제2조건을 만족하는지 판단하는 데에 있어서,
    상기 시험셀의 인덱스와 비교대상셀의 인덱스의 차이가 상기 상한값보다 더 작은지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 적응형 가드 셀 선택을 기초로 한 CFAR 탐지 시스템.
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