KR102306058B1 - 표적 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 표적 추정 방법에 있어서, 계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신하는 단계와, 상기 복수의 레이더 신호가 상기 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성하는 단계와, 상기 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출하는 단계와, 상기 최대 포락선 및 상기 최저 포락선에 기초하여 정현파 신호를 생성하는 단계와, 상기 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

표적 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TARGET ESTIMATION}
본 발명은 표적 추정 장치 및 표적 추정 방법에 관한 것이다.
초고속 고기동 특성을 가지는 미사일의 단 분리 파편 및 함정에서 미사일을 발사하여 상대의 항공기를 요격하는 SAAM(Surface-to-Air Anti-Missile)에서 폭발에 의해 발생되는 회전하는 파편 들에 관하여 정확한 대응을 하기 위해서는 마이크로 도플러 특성을 활용하여 표적(상기 파편)들에 대한 운동 정보 및 물리적인 특성에 대해서 파악해야 한다.
이에 관하여, 레이더를 통해 표적(예컨대, 표적은 회전하고 있을 수 있음)을 탐지할 경우, 표적에 의해 맞고 반사된 레이더 수신 신호에는 표적의 운동정보와 물리적인 특성 정보가 포함되어 있는데, 이때, 표적들의 자세, 길이 및 폭 등의 자세한 정보를 얻을 수는 없었다.
이러한 표적들의 자세, 길이 및 폭 등의 자세한 정보를 얻기 위해서는 고해상도의 이미지 또는 영상을 필요로 하게 되는데, 표적에 의해 맞고 반사된 레이더 수신 신호에 대한 고해상도의 이미지 또는 영상에서 얻어지는 값은 표적의 회전 벡터 및 레이더와 표적간의 LOS 벡터와의 관계에 의해 변화된 값이므로 표적에 대한 실제 크기를 추정할 수는 없었다.
따라서, 회전하는 표적에 대하여 표적의 회전벡터, 표적의 폭 및 표적의 길이 등을 정확하게 추정함으로써 실제 표적에 대한 크기를 정밀하게 추정할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
한국공개특허공보, 10-2018-0091372호 (2018.08.16. 공개)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 표적 추정 장치 및 표적 추정 방법을 제공하는 것이다.
또한, 이러한 장치 및 방법을 통해 표적의 회전 벡터, 표적의 폭과 길이에 대한 정보를 정확하게 추정하는 것 등이 본 발명의 해결하고자 하는 과제에 포함될 수 있다.
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 표적 추정 방법은, 계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신하는 단계와, 상기 복수의 레이더 신호가 상기 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성하는 단계와, 상기 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출하는 단계와, 상기 최대 포락선 및 상기 최저 포락선에 기초하여 정현파 신호를 생성하는 단계와, 상기 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값의 추정값 중 적어도 하나의 추정값에 기초하여 상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 계산하는 단계와, 상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 상기 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는 단계는, 상기 복수의 레이더 신호와 상기 표적간의 LOS(Line of Sight) 벡터를 사용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
또한, 상기 시간-거리 영상을 생성하는 단계는, 상기 생성한 시간-거리 영상에 대해 영상처리를 수행하고, 상기 영상처리는, 상기 복수의 레이더 신호 각각과 기 설정된 값을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 상기 복수의 레이더 신호를 설정 데이터로 변환할 수 있다.
일 실시예에 따른 표적 추정 장치는, 계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신하는 레이더 송신부; 상기 복수의 레이더 신호가 상기 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성하는 시간-거리 영상 생성부; 상기 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출하는 포락선 추출부와, 상기 최대 포락선 및 상기 최저 포락선에 기초하여 정현파 신호를 생성하는 정현파 신호 생성부와, 상기 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정하는 제 1 표적 데이터 추정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 표적 데이터 추정부에서 추정한 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값의 추정값 중 적어도 하나의 추정값에 기초하여 상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 계산하는 벡터값 계산부와, 상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 상기 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는 제 2 표적 데이터 추정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 표적 데이터 추정부는, 상기 복수의 레이더 신호와 상기 표적간의 LOS(Line of Sight) 벡터를 사용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
또한, 상기 시간-거리 영상 생성부는, 상기 생성한 시간-거리 영상에 대해 영상처리를 수행하고, 상기 영상처리는, 상기 복수의 레이더 신호 각각과 기 설정된 값을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 상기 복수의 레이더 신호를 설정 데이터로 변환할 수 있다.
일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는, 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신하는 단계와, 상기 복수의 레이더 신호가 상기 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성하는 단계와, 상기 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출하는 단계와, 상기 최대 포락선 및 상기 최저 포락선에 기초하여 정현파 신호를 생성하는 단계와, 상기 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신하는 단계와, 상기 복수의 레이더 신호가 상기 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성하는 단계와, 상기 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출하는 단계와, 상기 최대 포락선 및 상기 최저 포락선에 기초하여 정현파 신호를 생성하는 단계와, 상기 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표적 추정 장치는 표적의 회전 벡터, 표적의 폭과 길이에 대한 정보를 정확하게 추정할 수 있다.
또한, 복수의 레이더 신호(예컨대, 계단 주파수 파형을 이용)가 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 표적을 추정할 때, 수신된 레이더 신호들에 대한 측정값은 위상 정보를 필요로 하지 않기 때문에, 복수의 레이더 신호를 송신할 때에 레이더 신호들에 대하여 동기화 작업을 필요로 하지 않을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표적 추정 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표적을 도시화한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 시간-거리 영상에서 영상처리를 수행하기 전의 시간-거리 영상을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 시간-거리 영상에서 영상처리를 수행한 시간-거리 영상을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표적 추정 장치의 성능을 확인하기 위한 그래프이다.
도 6은 일 실시예에 따른 표적 추정 장치에서 추정한 표적의 위상, 회전각도, 폭 및 길이의 추정 값들에 대하여 백색 가우시안 잡음이 고려되었을 때의 추정값들에 대한 평균 제곱근 오차 수치(RMSE: Root-Mean-Squared-Error) 및 제곱근에 대한 크래머-라오 하한 수치(CRB: Cramer-Rao bound) 값을 나타낸 그래프이다.
도 7은 일 실시예에 따른 표적 추정 방법에 대한 예시적인 순서도이다.
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.
도 1은 일 실시예에 따른 표적 추정 장치에 대한 구성도이다.
일 실시예에 따른 표적 추정 장치(100)는 복수의 레이더 신호를 표적(예컨대, 표적은 회전하고 있을 수 있음)에 송신하고, 표적에 반사되어 수신된 레이더신호들에 기초하여 표적의 자세(예컨대, 표적의 회전 벡터등을 포함할 수 있음) 및 표적의 크기(예컨대, 표적의 폭 및 표적의 길이 등을 포함할 수 있음) 등을 추정할 수 있다.
보다 구체적으로, 일 실시예에 따른 표적 추정 장치(100)는 레이더 송신부(110), 시간-거리 영상 생성부(120), 포락선 추출부(130), 정현파 신호 생성부(140), 제 1 표적 데이터 추정부(150), 벡터값 계산부(160) 및 제 2 표적 데이터 추정부(170)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 1의 표적 추정 장치(100)는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 도 1에 의해 본 발명의 사상이 제한 해석되는 것은 아니다.
이 때, 실시예에 따라 표적 추정 장치(100)는 도 1에 도시된 구성 중 적어도 하나를 포함하지 않거나 및/또는 도 1에 도시되지 않은 구성을 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 이러한 표적 추정 장치(100)에 포함된 구성 각각은 소프트웨어 모듈이나 하드웨어 모듈 형태로 구현되거나 또는 소프트웨어 모듈과 하드웨어 모듈이 조합된 형태, 예컨대 컴퓨터나 스마트 기기 등에서 구현될 수 있고, 각각의 구성들은 전기적으로 연결될 수 있다.
레이더 송신부(110)는 계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신할 수 있다.
표적에 송신되는 레이더 신호의 계단 주파수 파형(s(t)))은 예를 들어 M개의 버스트(burst) 신호를 가지고 하나의 버스트(burst) 신호 당 N개의 펄스를 가질 경우, 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00001
여기서,
Figure 112020000350408-pat00002
는
Figure 112020000350408-pat00003
이며, m과 n은 각각 계단 주파수 파형(s(t)))의 m번째 버스트(burst) 신호, 계단 주파수 파형(s(t)))의 n번째 펄스를 의미하며, 여기서
Figure 112020000350408-pat00004
,
Figure 112020000350408-pat00005
의 값을 가질 수 있다.
또한,
Figure 112020000350408-pat00006
는 계단 주파수 파형(s(t)))의 펄스 폭을 나타내고,
Figure 112020000350408-pat00007
는 계단 주파수 파형(s(t)))의 펄스 반복 간격을 나타낸다.
한편, 표적에 맞고 반사되어, 수신된 레이더 신호에 대해서 시간 지연을
Figure 112020000350408-pat00008
라고 표현하면, 수신된 레이더 신호(
Figure 112020000350408-pat00009
)는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00010
여기서
Figure 112020000350408-pat00011
는 표적으로부터 반사되어, 수신된 레이더 신호에 대한 크기이다.
더 나아가, 수신된 레이더 신호(
Figure 112020000350408-pat00012
)를 복조(demodulation) 시키기 위해 사용하는 기준 신호(reference signal,
Figure 112020000350408-pat00013
)를 정의하면 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00014
또한, 상기 수학식 3을 통해 m번째 버스트(burst) 신호, n번째 펄스에 대한 복조된 수신 레이더 신호에 대한 샘플(
Figure 112020000350408-pat00015
)은 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00016
이하에서는, 표적에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 후술하도록 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 표적을 도시화한 도면이다.
도 2에 도시된 표적(50)은 폭은
Figure 112020000350408-pat00017
이고, 높이가
Figure 112020000350408-pat00018
이며, x축에 대해서
Figure 112020000350408-pat00019
, y축에 대해서
Figure 112020000350408-pat00020
만큼 회전한 축에 대하여
Figure 112020000350408-pat00021
만큼의 각속도를 가지고 회전하고 있다고 가정한다.
예컨대, 도 2에 도시된 표적(50)은 널빤지 형태의 표적일 수 있으나, 이는 예시일 뿐 표적은 다양한 형태일 수 있다.
아울러, 일 실시예에 따른 표적 추정 장치는 회전 변수들을 추정하기 위하여 표적과 레이더 신호(예컨대, 레이더 송신부(110)일 수 있음)간에는 LOS 벡터를 사용하며, 이때, LOS 벡터가 변하지 않도록 표적과 레이더 신호 레이더 신호(예컨대, 레이더 송신부(110)일 수 있음) 사이의 거리는 충분히 멀다고 가정한다.
여기서 기준 좌표계는 (X, Y, Z)로 정의하며, 표적(50)에 대한 좌표계는 기준 좌표계와 평행하며
Figure 112020000350408-pat00022
라고 정의한다.
이때, 표적(50)에 대한 회전 단위 벡터(
Figure 112020000350408-pat00023
)는 도 2에 도시된 바와 같이 기울어져 있으며, 고려하는 표적(50)이 4개의 모서리를 포함하여 Q개의 산란점들로 이루어져 있다고 가정하면, 표적의 q번째 산란점의 위치(
Figure 112020000350408-pat00024
)는 표적 (50)에 대한 중력 중심(center of gravity)
Figure 112020000350408-pat00025
에 대해서 수평 방향으로
Figure 112020000350408-pat00026
, 수직 방향으로
Figure 112020000350408-pat00027
의 범위에 위치하게 되고, 하기의 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00028
상기 수학식 5에서
Figure 112020000350408-pat00029
는 표적에 대한 초기 위상이며, 여기서
Figure 112020000350408-pat00030
와
Figure 112020000350408-pat00031
는 각각 x축, y축에 대한 방향 코사인 행렬(Direction Cosine Matrix)이다.
이때, 표적의 q번째 산란점에 의해서 반사된 레이더 수신 신호의 시간 지연(
Figure 112020000350408-pat00032
)은 하기의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00033
상기 수학식 6에서 c는 빛의 속도를 나타내고,
Figure 112020000350408-pat00034
는 레이더 신호에 대한 표적의 위치 벡터를 나타낸다.
이때, 표적(50)과 레이더 신호를 송신하는 레이더 신호(예컨대, 레이더 송신부(110)일 수 있음) 사이의 거리가 멀리 떨어져 있다고 가정하면, 수학식 6은 하기의 수학식 7과 같이 간략한 수식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00035
상기 수학식 7에서
Figure 112020000350408-pat00036
는 레이더 신호에 대한 LOS 벡터이며,
Figure 112020000350408-pat00037
와 같이 계산할 수 있다.
또한, 상기 수학식 5를 상기 수학식 7에 대입하면 하기 수학식 8이 도출될 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00038
이때, 상기 수학식 8에서
Figure 112020000350408-pat00039
, A, B, C,
Figure 112020000350408-pat00040
는 하기의 수학식 9와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00041
이때, 표기상 편하게 나타내기 위해, 상기 수학식 8에서
Figure 112020000350408-pat00042
,
Figure 112020000350408-pat00043
는 각각
Figure 112020000350408-pat00044
,
Figure 112020000350408-pat00045
로 나타내면, 이는 레이더 신호와 표적(50)간의 기하학적 관계와 표적(50)의 회전 벡터에 대해서 스칼라 값이 곱해져 있는 형태가 된다.
따라서, 이를 통해 표적(50)의 표적의 q번째 산란점에 대한 시간 지연(
Figure 112020000350408-pat00046
)은 하기의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00047
이때, 상기 수학식 10를 통해 최종적으로 m번째 버스트(burst) 신호, n번째 펄스에 대한 복조된 수신 레이더 신호에 대한 샘플(
Figure 112020000350408-pat00048
)은 하기의 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00049
따라서, 상기 수학식 10 및 상기 수학식 11을 통해 표적(50)을 맞고 반사되는 수신된 레이더 신호의 시간 지연은 회전 속도 및 표적(50)의 크기뿐만 아니라 레이더 신호-표적(50) 간의 기하학적 관계, 표적(50)의 회전 벡터에도 영향을 받는 다는 것을 확인할 수 있다.
이에 대하여, 일 실시예에 따른 표적 추정 장치(100)는 표적의 회전 벡터 및 폭과 길이에 대한 정보를 정확하게 추정하기 위해서, 수신 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성할 수 있다.
보다 상세히, 시간-거리 영상 생성부(120)는 복수의 레이더 신호가 표적(50)에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성할 수 있다.
이때, 일 실시예에 따른 표적 추정 장치(100)는 시간-거리 영상의 고해상도 거리 프로파일(HRRP: High Resolution Range Profile)들을 기초하여 표적(50)의 각속도, 스칼라 값이 곱해져 있는 표적(50)의 폭(
Figure 112020000350408-pat00050
)과 표적(50)의 길이(
Figure 112020000350408-pat00051
)를 추정하고, 표적(50)에 대한 회전 단위 벡터와 실제 표적(50)에 대한 형상 관련 변수들을 계산할 수 있다.
이하, 표적(50)의 각속도 및 형상과 관련된 값을 추정하는 것에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
계단 주파수 파형(계단 주파수 신호일 수 있음)을 이용할 때 표적(50)이 일실시예에 따른 표적 추정 장치(100)로부터 떨어진 거리는 레이더 송신 신호의 각 버스트(burst) 신호에서 N개의 다른 중심 주파수를 가지는 펄스들로부터 얻어진 샘플들에 대해서 역 이산 푸리에 변환(IDFT, Inverse discrete Fourier transform)를 적용한 결과에서 첨두치를 찾음으로써 추정할 수 있다.
그러나, 표적(50)이 정지한 상태가 아닌 각속도를 가지고 회전을 할 경우에는 첨두치가 기존 위치에서 벗어날 수 있기 때문에 블러(blur)가 발생될 수 있었다.
이에 대하여 레이더 송신 신호에서 m번째 버스트(burst) 신호에서 역 이산 푸리에 변환(IDFT)의 결과에 대한 절대 값(
Figure 112020000350408-pat00052
)들을
Figure 112020000350408-pat00053
이라고 정의하면, 레이더 송신 신호에서 m번째 버스트(burst) 신호에서 q번째 산란점에 의한 첨두치의 위치(
Figure 112020000350408-pat00054
)는 하기의 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00055
상기 수학식 12에서
Figure 112020000350408-pat00056
는 0부터 N-1까지의 범위를 가지며,
Figure 112020000350408-pat00057
와 같이 나타낼 수 있다.
이때, 각 레이더 송신 신호의 버스트(burst) 신호의 역 이산 푸리에 변환(IDFT)의 결과에 대한 절대값들을 행렬로 표현하면
Figure 112020000350408-pat00058
과 같게 되고, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 시간-거리 영상을 생성할 수 있다.
아울러, 상기 수학식 12와 같이 Q개의 산란점을 갖는 회전하는 표적에 의해 시간-거리 영상에는 레이더 신호의 진폭과 전류값(예컨대, DC 성분을 포함할 수 있음)이 다른 Q개의 정현파 신호를 획득할 수 있다.
이때,
Figure 112020000350408-pat00059
는 음수와 양수 둘 다 사용될 수 있으므로 예컨대, 위상차이가 180도 차이 나는 두 종류의 정현파 신호가 생성될 수도 있다.
한편, q번째 산람점에 의한 정현파 신호가
Figure 112020000350408-pat00060
으로부터 가장 멀리 떨어져 있을 때의 거리는
Figure 112020000350408-pat00061
가 될 수 있으며, 이때,
Figure 112020000350408-pat00062
,
Figure 112020000350408-pat00063
가 되므로 Q개의 산란점 중 가장 큰
Figure 112020000350408-pat00064
는
Figure 112020000350408-pat00065
가 될 수 있다.
이와 같은 값들은 표적(50)의 크기와 직접적으로 연관이 있는 값들이며, 표적(50)의 회전벡터 및 표적(50)의 크기를 추정하기 위해 표적(50)의 각속도
Figure 112020000350408-pat00066
,
Figure 112020000350408-pat00067
와
Figure 112020000350408-pat00068
를 추정할 수 있게 된다.
이하, 표적(50)의 크기를 추정하기 위한 표적(50)의 각속도 및 크기를 추정하는 것에 대하여 상세히 후술하도록 한다.
먼저, 표적의 각속도 및 형상과 관련된 값(표적의 각속도(
Figure 112020000350408-pat00069
), 표적의 폭(
Figure 112020000350408-pat00070
), 표적의 길이(
Figure 112020000350408-pat00071
))을 추정하기 위해서는 시간-거리 영상을 이용하게 되는데, 관심 있는 변수들의 추정 성능을 높이기 위해서 시간-거리 영상에 영상 처리를 수행할 수 있다.
이 경우, 시간-거리 영상에서는 영상 처리를 수행함으로써
Figure 112020000350408-pat00072
의 데이터를 획득할 수 있다.
이때, 수신된 레이더 신호에 대하여 m번째 버스트(burst) 신호에서의 n번째 range bin의 값
Figure 112020000350408-pat00073
은 하기의 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00074
상기 수학식 13에서
Figure 112020000350408-pat00075
는 가드(guard) 셀(cell)을 나타내는 것으로 1로 설정하고, 시간-거리 영상 생성부(120)는 dB 스케일(scale)을 임계값(thresholding)에 기초하여 처리하는 방법으로 영상 처리를 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 시간-거리 영상 생성부(120)는 복수의 레이더 신호 각각과 기설정된 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 복수의 레이더 신호를 설정 데이터를 변환시킬 수 있다.
예를 들어, 시간-거리 영상 생성부(120)는 복수의 레이더 신호의 각 버스트(burst) 신호별로 기 설정된 값(예컨대, 3dB일 수 있음)보다 작은 값들은 0으로 설정할 수 있으며, 도 4와 같이 영상 처리를 수행하여 불필요한 노이즈들을 줄임으로써, 관심 있는 변수들에 대한 추정 성능을 높일 수 있다.
포락선 추출부(130)는 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출할 수 있다.
보다 구체적으로, 포락선 추출부(130)는 영상 처리된 시간-거리 영상에 대해 모든 버스트(burst) 신호들에 대해서 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 시간-거리 영상의 레이더 신호에서 m 번째 버스트(burst) 신호에 대한 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)를 각각
Figure 112020000350408-pat00076
,
Figure 112020000350408-pat00077
라고 정의하면, 하기의 수학식 14 및 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00078
Figure 112020000350408-pat00079
이때, 상기 수학식 14 및 상기 수학식 15의 조건을 만족하는 값들을 찾을 경우, 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)는 각각 하기의 수학식 16 및 수학식 17으로 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00080
Figure 112020000350408-pat00081
이때,
Figure 112020000350408-pat00082
이며,
Figure 112020000350408-pat00083
는
Figure 112020000350408-pat00084
,
Figure 112020000350408-pat00085
는
Figure 112020000350408-pat00086
로 나타낼 수 있다.
정현파 신호 생성부(140)는 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)에 기초하여 정현파 신호를 생성할 수 있다.
보닥 구체적으로, 정현파 신호 생성부(140)는 상기 수학식 17에서 상기 수학식 16를 빼줌으로써 표적에 대하여
Figure 112020000350408-pat00087
만큼의 각속도를 가지고, 정현파 신호의 크기가
Figure 112020000350408-pat00088
, 정현파 신호의 전류값(예컨대, 정현파 신호의 DC 성분일 수 있음)이
Figure 112020000350408-pat00089
인 절대값이 씌워진 정현파 신호
Figure 112020000350408-pat00090
을 하기의 수학식 18과 같이 획득할 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00091
한편,
Figure 112020000350408-pat00092
와
Figure 112020000350408-pat00093
값을 계산하기 위해서는
Figure 112020000350408-pat00094
와
Figure 112020000350408-pat00095
에 대한 값을 필요로 하게 되며, 상기 수학식 18을 벡터 형태로 표현하면 하기 수학식 19 및 수학식 20과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00096
Figure 112020000350408-pat00097
제 1 표적 데이터 추정부(150)는 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 표적의 각속도, 표적의 위상, 정현파 신호의 크기 및 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
보다 구체적으로, 제 1 표적 데이터 추정부(150)는 상기 수학식 20에서 1은 모든 원소가 1로 되어 있는 M x 1의 크기를 가지는 열 벡터로 가정하고, 상기 수학식 19 및 수학식 20에 대해서 비선형 회소 자승법(NLS, Nonlinear Least Square)을 적용하면 하기의 수학식 21과 같이 표적의 각속도(
Figure 112020000350408-pat00098
), 표적의 위상(
Figure 112020000350408-pat00099
), 정현파 신호의 크기(
Figure 112020000350408-pat00100
), 정현파 신호의 전류값(
Figure 112020000350408-pat00101
)을 추정할 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00102
한편, 상기 수학식 21의 목적 함수는 무수히 많은 지역 최소/최대 값을 가지고 있기 때문에, 본 발명에서는 격자 형태의 수중 탐색(grid search), 모의 담금질(simulated annealing), PSO(particle swarm optimization), quasi-Newton 등과 같은 알고리즘을 사용하여 초기 추정 값을 얻고, 이를 경사 기반 방법(gradient based method)을 통해서 좀 더 정확한 추정 값을 얻을 수도 있다.
이하, 표적의 자세 및 형상을 결정하는 변수값을 추정하는 방법에 대하여 상세히 후술하도록 한다.
제 1 표적 데이터 추정부(150)에서 추정한 값(
Figure 112020000350408-pat00103
,
Figure 112020000350408-pat00104
,
Figure 112020000350408-pat00105
,
Figure 112020000350408-pat00106
)들을 측정값을
Figure 112020000350408-pat00107
,
Figure 112020000350408-pat00108
로 표현하면 각각 수학식 22 및 수학식 23과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00109
Figure 112020000350408-pat00110
이때, 상기 수학식 21 및 상기 수학식 22의 식에서 알 수 있듯이 추정하고자 하는 변수들은 표적의 일축에 대한 회전 각도(
Figure 112020000350408-pat00111
), 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도(
Figure 112020000350408-pat00112
), 표적의 폭(
Figure 112020000350408-pat00113
), 표적의 길이(
Figure 112020000350408-pat00114
)로서, 총 4개인데 상기 수학식 21 및 상기 수학식 22는 비결정 시스템 (underdetermined system)이므로 해를 구할 수 없게 된다.
따라서 두 개의 수학식을 더 필요로 하게 되며, 이에 따라 적어도 2개의 레이더 신호가 송신 되어야지만 4개의 변수들을 추정할 수 있게 된다.
즉, 일 실시예에 따른 표적 추정 장치(100)는 계단 주파수 파형을 이용하는 레이더 신호를 적어도 2개 이상 표적에 송신하고, 표적에 반사되어 수신된 레이더 신호들에 기초하여 표적의 자세 및 크기를 추정할 수 있다.
한편, p번째 레이더 신호에서의 측정값
Figure 112020000350408-pat00115
와
Figure 112020000350408-pat00116
를 각각
Figure 112020000350408-pat00117
,
Figure 112020000350408-pat00118
라고 정의하면, 각각 하기의 수학식 24 및 수학식 25와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00119
Figure 112020000350408-pat00120
여기서, 상기 수학식 24 및 수학식 25에서
Figure 112020000350408-pat00121
,
Figure 112020000350408-pat00122
,
Figure 112020000350408-pat00123
,
Figure 112020000350408-pat00124
는 상기 수학식 9에서 정의한 p번째 레이더에서의 이전에 정의한 값들이며, P는 고려하는 레이더의 총 개수를 의미한다.
한편, 상기 수학식들을 통해 여러 개의 레이더에 대한 측정값들에는 위상 정보가 포함되지 않았다는 것을 알 수 있는데, 이는 본 발명에서 제안하는 알고리즘을 사용할 때 레이더들에 대해서 동기화 (synchronization) 작업이 필요하지 않다는 것을 확인할 수 있다.
벡터값 계산부(160)는 표적의 각속도, 표적의 위상, 정현파 신호의 크기 및 정현파 신호의 전류값의 추정값(
Figure 112020000350408-pat00125
,
Figure 112020000350408-pat00126
,
Figure 112020000350408-pat00127
,
Figure 112020000350408-pat00128
) 중 적어도 하나의 추정값에 기초하여 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 계산할 수 있다.
보다 구체적으로 벡터값 계산부(160)는, 상기 수학식 24에서
Figure 112020000350408-pat00129
를
Figure 112020000350408-pat00130
로 변환하고, 상기 수학식 25에서
Figure 112020000350408-pat00131
를
Figure 112020000350408-pat00132
로 변환 한다고 가정하여, 총 P개의 레이더로부터의 전체 측정 벡터 z를 하기의 수학식 26과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00133
이때, 상기 수학식 26은
Figure 112020000350408-pat00134
,
Figure 112020000350408-pat00135
,
Figure 112020000350408-pat00136
,
Figure 112020000350408-pat00137
로 나타낼 수 있다.
제 2 표적 데이터 추정부(170)는 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값(z)을 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 표적의 일축(예컨대, 표적의 x,y,z축 중 x축일 수 있음)에 대한 회전 각도(
Figure 112020000350408-pat00138
), 표적의 상기 일축과 상이한 축(예컨대, 표적의 x,y,z축 중 y축일 수 있음)에 대한 회전 각도(
Figure 112020000350408-pat00139
), 표적의 폭(
Figure 112020000350408-pat00140
), 표적의 길이(
Figure 112020000350408-pat00141
)중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
보다 구체적으로, 제 2 표적 데이터 추정부(170)는 상기 수학식 26에 대하여 비선형 최소 자승법 (Nonlinear Least Square, NLS)을 통해 하기의 수학식 27과 같이 네 가지 변수들(표적의 일축에 대한 각도(
Figure 112020000350408-pat00142
), 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 각도(
Figure 112020000350408-pat00143
), 표적의 폭(
Figure 112020000350408-pat00144
) 및 표적의 길이(
Figure 112020000350408-pat00145
))를 차례로 추정할 수 있다.
Figure 112020000350408-pat00146
한편, 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값(z)은 각 레이더 신호 별로 신호의 위상정보 없이 정현파 신호의 크기 및 정현파 신호의 전류값(예컨대, 정현파 신호의 DC 성분일 수 있음) 추정을 통해 얻은 정보이기 때문에, 레이더 신호의 동기화 작업을 수행하지 않아도 된다.
도 5는 일 실시예에 따른 표적 추정 장치의 성능을 확인하기 위한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 표적과 레이더 신호(예컨대, 레이더 송신부일 수 있음)간의 LOS 벡터와 표적의 회전 벡터가 이루는 각도(
Figure 112020000350408-pat00147
)에 따른 실제 신호는 검은색 실선으로 표시하고, 시간-거리 영상에서 추출한 신호는 파란색 점섬으로 표시하고, 시간-거리 영상에서 추출한 신호를 기반으로 추정한 신호는 빨간색 점으로 표시하였다.
보다 구체적으로, 도 5에 도시된 그래프와 같이 표적의 회전벡터가 이루는 각도(0, 30, 60, 90)에 따라 절대값이 씌워진 정현파 신호의 진폭과 전류값이 달라지는 것을 알 수 있으며, 정현파 신호는 오차가 존재하더라도 시간-거리 영상에서 추출한 신호를 기반으로 추정한 신호는 비선형 최소 자승법(NLS)를 통해서 실제 신호와 유사하게 추정한 것을 확인할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 표적 추정 장치에서 추정한 표적의 위상, 회전각도, 폭 및 길이의 추정 값들에 대하여 백색 가우시안 잡음이 고려되었을 때의 추정값들에 대한 평균 제곱근 오차 수치(RMSE: Root-Mean-Squared-Error) 및 제곱근에 대한 크래머-라오 하한 수치(CRB: Cramer-Rao bound) 값을 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 표적의 추정값(
Figure 112020000350408-pat00148
,
Figure 112020000350408-pat00149
,
Figure 112020000350408-pat00150
,
Figure 112020000350408-pat00151
) 들에 대하여 정확도를 고려하기 위해 평균 제곱근 오차 수치(RMSE: Root-Mean-Squared-Error) 및 제곱근에 대한 크래머-라오 하한 수치(CRB: Cramer-Rao bound) 값과 비교해본 결과, 레이더 신호가 많을수록 표적의 추정값들과 평균 제곱근 오차 수치(RMSE: Root-Mean-Squared-Error) 및 제곱근에 대한 크래머-라오 하한 수치(CRB: Cramer-Rao bound) 값이 근접하게 나타났으며, 이는 레이더 신호가 많을수록 표적의 추정값들에 대한 정확도가 높아지는 것을 의미한다.
따라서, 위에서 언급한 바와 같이 일 실시예에 따른 표적 추정 장치(100)는 적어도 2개 이상의 레이더 신호를 사용할 수 있으며, 이에 따라 표적의 추정값(
Figure 112020000350408-pat00152
,
Figure 112020000350408-pat00153
,
Figure 112020000350408-pat00154
,
Figure 112020000350408-pat00155
) 들에 대한 정확도가 향상될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 표적 추정 방법에 대한 예시적인 순서도이다. 도 7에 도시된 표적 추정 방법은 도 1에 도시된 표적 추정 장치(100)에 의해 수행 가능하다. 아울러, 도 7에 도시된 표적 추정 방법은 예시적인 것에 불과하다.
도 7을 참조하면, 레이더 송신부(110)는 계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신할 수 있다(단계 S10).
이때, 복수의 레이더 신호는 적어도 하나 이상의 레이더 신호일 수 있고, 바람직하게는 2개 이상의 레이더 신호일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
시간-거리 영상 생성부(120)는 복수의 레이더 신호가 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성할 수 있다(단계 S20).
보다 구체적으로, 시간-거리 영상 생성부(120)는 시간-거리 영상을 생성하여 시간-거리 영상에서 고해상도 거리 프로파일(HRRP: High Resolution Range Profile)을 확인할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
포락선 추출부(130)는 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출할 수 있다(단계 S30).
정현파 신호 생성부(140)는 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)에 기초하여 정현파 신호를 생성할 수 있다(단계 S40).
제 1 표적 데이터 추정부(150)는 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 표적의 각속도, 표적의 위상, 정현파 신호의 크기 및 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정할 수 있다(단계 S50).
벡터값 계산부(160)는 표적의 각속도, 표적의 위상, 정현파 신호의 크기 및 정현파 신호의 전류값의 추정 값 중 적어도 하나의 추정값에 기초하여 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 계산할 수 있다(단계 S60).
제 2 표적 데이터 추정부(170)는 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 비선형 최소 자승법(NLS)에 적용하여 표적의 일축(예컨대, x,y,z축 중 x축일 수 있음)에 대한 회전 각도(
Figure 112020000350408-pat00156
), 표적의 상기 일축과 상이한 축(예컨대, x,y,z축 중 y축일 수 있음)에 대한 회전각도(
Figure 112020000350408-pat00157
), 표적의 폭(
Figure 112020000350408-pat00158
) 및 표적의 길이(
Figure 112020000350408-pat00159
) 중 적어도 하나를 추정할 수 있다(단계 S70).
이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따른 표적 추정 장치는 표적의 회전 벡터, 표적의 폭과 길이에 대한 정보를 정확하게 추정할 수 있다.
또한, 복수의 레이더 신호(예컨대, 계단 주파수 파형을 이용)가 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 표적을 추정할 때, 수신된 레이더 신호들에 대한 측정값은 위상 정보를 필요로 하지 않기 때문에, 복수의 레이더 신호를 송신할 때에 레이더 신호들에 대하여 동기화 작업을 필요로 하지 않을 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.
50: 표적
100: 표적 추정 장치
110: 레이더 송신부
120: 시간-거리 영상 생성부
130: 포락선 추출부
140: 정현파 신호 생성부
150: 제 1 표적 데이터 추정부
160: 벡터값 계산부
170: 제 2 표적 데이터 추정부

Claims (10)

  1. 계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신하는 단계와,
    상기 복수의 레이더 신호가 상기 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성하는 단계와,
    상기 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출하는 단계와,
    상기 최대 포락선 및 상기 최저 포락선에 기초하여 정현파 신호를 생성하는 단계와,
    상기 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정하는 단계와,
    상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값의 추정값 중 적어도 하나의 추정값에 기초하여 상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 계산하는 단계와,
    상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 상기 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는 단계를 포함하는
    표적 추정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는 단계는,
    상기 복수의 레이더 신호와 상기 표적간의 LOS(Line of Sight) 벡터를 사용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는
    표적 추정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간-거리 영상을 생성하는 단계는,
    상기 생성한 시간-거리 영상에 대해 영상처리를 수행하고,
    상기 영상처리는,
    상기 복수의 레이더 신호 각각과 기 설정된 값을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 상기 복수의 레이더 신호를 설정 데이터로 변환하는
    표적 추정 방법.
  5. 계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신하는 레이더 송신부;
    상기 복수의 레이더 신호가 상기 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성하는 시간-거리 영상 생성부;
    상기 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출하는 포락선 추출부와,
    상기 최대 포락선 및 상기 최저 포락선에 기초하여 정현파 신호를 생성하는 정현파 신호 생성부와,
    상기 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정하는 제 1 표적 데이터 추정부와,
    상기 제 1 표적 데이터 추정부에서 추정한 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값의 추정값 중 적어도 하나의 추정값에 기초하여 상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 계산하는 벡터값 계산부와,
    상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 상기 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는 제 2 표적 데이터 추정부를 포함하는
    표적 추정 장치.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 표적 데이터 추정부는,
    상기 복수의 레이더 신호와 상기 표적간의 LOS(Line of Sight) 벡터를 사용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는
    표적 추정 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 시간-거리 영상 생성부는,
    상기 생성한 시간-거리 영상에 대해 영상처리를 수행하고,
    상기 영상처리는,
    상기 복수의 레이더 신호 각각과 기 설정된 값을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 상기 복수의 레이더 신호를 설정 데이터로 변환하는
    표적 추정 장치.
  9. 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
    계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신하는 단계와,
    상기 복수의 레이더 신호가 상기 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성하는 단계와,
    상기 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출하는 단계와,
    상기 최대 포락선 및 상기 최저 포락선에 기초하여 정현파 신호를 생성하는 단계와,
    상기 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정하는 단계와,
    상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값의 추정값 중 적어도 하나의 추정값에 기초하여 상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 계산하는 단계와,
    상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 상기 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
    컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  10. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
    계단 주파수 파형을 이용하는 복수의 레이더 신호를 표적에 송신하는 단계와,
    상기 복수의 레이더 신호가 상기 표적에 반사되어, 수신된 레이더 신호들에 기초하여 시간-거리 영상을 생성하는 단계와,
    상기 시간-거리 영상의 최대 포락선(upper envelope) 및 최저 포락선(lower envelope)을 추출하는 단계와,
    상기 최대 포락선 및 상기 최저 포락선에 기초하여 정현파 신호를 생성하는 단계와,
    상기 정현파 신호를 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값 중 적어도 하나를 추정하는 단계와,
    상기 표적의 각속도, 상기 표적의 위상, 상기 정현파 신호의 크기 및 상기 정현파 신호의 전류값의 추정값 중 적어도 하나의 추정값에 기초하여 상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 계산하는 단계와,
    상기 복수의 레이더 신호에 대한 벡터값을 상기 비선형 최소 자승법(NLS: Nonlinear Least Square)에 적용하여 상기 표적의 일축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 상기 일축과 상이한 축에 대한 회전 각도, 상기 표적의 폭 및 상기 표적의 길이 중 적어도 하나를 추정하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
    컴퓨터 프로그램.
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