KR102328065B1 - Random frequency agile radar and method of detection of multiple objects using random frequency agile radar - Google Patents

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KR102328065B1 KR1020200059902A KR20200059902A KR102328065B1 KR 102328065 B1 KR102328065 B1 KR 102328065B1 KR 1020200059902 A KR1020200059902 A KR 1020200059902A KR 20200059902 A KR20200059902 A KR 20200059902A KR 102328065 B1 KR102328065 B1 KR 102328065B1
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이정원
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Abstract

An objective of the present invention is to provide a frequency variable radar capable of efficiently determining presence of multiple objects from a reflected signal, and a method of determining the multiple objects using the same. The frequency variable radar comprises: a transmitter for randomly changing a center frequency to emit a pulse signal; a receiver to receive a reflected signal reflected from a tracked target object among the emitted pulse signal; a preprocessor for compensating a phase between a plurality of pulses included in the reflected signal to extract a Dopple profile corresponding to a distance cell of the tracked target object; a calculator to convert the extracted Doppler profile into a probability density function and for applying a value of the probability density function to a generative model as one feature vector to calculate likelihood from the generative model; and a situation determining unit to determine whether there are objects different from the tracked target object in the distance cell using the calculated likelihood.

Description

주파수 가변 레이더 및 주파수 가변 레이더를 이용한 다중 물체 판단 방법{RANDOM FREQUENCY AGILE RADAR AND METHOD OF DETECTION OF MULTIPLE OBJECTS USING RANDOM FREQUENCY AGILE RADAR}Multi-object determination method using variable frequency radar and frequency variable radar

실시예는 주파수 가변 레이더 및 주파수 가변 레이더를 이용한 다중 물체 판단 방법에 관한 것으로서, 보다 자세히는 반사 신호로부터 다중 물체의 존재를 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a multi-object determination method using a variable-frequency radar and a variable-frequency radar, and more particularly, to an apparatus and method for determining the existence of a multi-object from a reflected signal.

레이더는 추적 대상 물체를 효율적으로 추적하기 위하여, 추적 대상 물체로부터 반사된 신호로부터 추적 대상 물체 외에 다른 물체가 더 존재하는지 판단해야 할 필요가 있다. 이 경우, 레이더는 반사 신호로부터 도플러 프로파일을 추출함으로써 다중 물체가 존재하는지 판단할 수 있다. In order to efficiently track the tracking target, the radar needs to determine whether an object other than the tracking target exists from a signal reflected from the tracking target. In this case, the radar can determine whether multiple objects exist by extracting a Doppler profile from the reflected signal.

하지만, 이러한 종래의 레이더는 동일한 중심 주파수의 펄스 신호를 이용하여 도플러 프로파일을 추출하는 것이 일반적이다. 따라서, 레이더가 펄스 신호의 중심 주파수를 무작위로 변경하여 대상 물체를 추적하는 경우 다중 물체 판단을 위한 도플러 프로파일의 추출이 어렵다는 문제점이 존재한다.However, in such a conventional radar, it is common to extract a Doppler profile using a pulse signal of the same center frequency. Accordingly, when the radar randomly changes the center frequency of the pulse signal to track the target object, there is a problem in that it is difficult to extract the Doppler profile for multi-object determination.

대한민국 등록특허공보 제10-1705532호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1705532

실시예는 상술한 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 실시예에 따른 주파수 가변 레이더 및 주파수 가변 레이더를 이용한 다중 물체 판단 방법은, 반사 신호로부터 다중 물체의 존재를 효과적으로 판단할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The embodiment is to overcome the above-described problems, and the multi-object determination method using the variable-frequency radar and the variable-frequency radar according to the embodiment provides an apparatus and method capable of effectively determining the existence of multiple objects from a reflected signal. aim to

실시예가 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 실시예의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the embodiment are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description of the embodiment.

실시예는 주파수 가변 레이더로서, 중심 주파수를 무작위로 변경하여 펄스 신호를 방사하는 송신부, 상기 방사된 펄스 신호 중 추적 대상 물체로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 수신부, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 사이의 위상을 보상하여 상기 추적 대상 물체의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출하는 전처리부, 상기 추출한 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환하고, 상기 확률 밀도 함수의 값을 하나의 특징 벡터로써 생성 모델에 적용하여 상기 생성 모델로부터 가능도(likelihood)를 계산하는 계산부, 그리고 상기 계산된 가능도를 이용하여 상기 거리 셀에서 상기 추적 대상 물체와 다른 물체가 존재하는지 판단하는 상황 판단부를 포함할 수 있다.The embodiment is a frequency variable radar, a transmitter that emits a pulse signal by randomly changing a center frequency, a receiver that receives a reflected signal reflected from a tracking target among the emitted pulse signals, and a plurality of pulses included in the reflected signal A preprocessor that extracts a Doppler profile corresponding to the distance cell of the tracking target by compensating for the phase between a calculation unit for calculating likelihood from the generation model by applying to .

또한, 실시예에 따른 주파수 가변 레이더의 상기 전처리부는, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 히스토그램을 생성하고, 상기 생성된 히스토그램에서 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수를 선택하고, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 중에서 상기 선택된 중심 주파수에 대응하는 복수의 펄스 사이의 위상을 보상하고, 상기 위상이 보상된 펄스에 대응하는 반사 신호를 이용하여 상기 추적 대상 물체의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출할 수 있다.In addition, the preprocessing unit of the frequency variable radar according to the embodiment generates a histogram based on the frequency of a plurality of center frequencies corresponding to each of the plurality of pulses included in the reflected signal, and in the generated histogram, the highest frequency is selecting a corresponding center frequency, compensating for a phase between a plurality of pulses corresponding to the selected center frequency among a plurality of pulses included in the reflected signal, and using a reflected signal corresponding to the phase-compensated pulse A Doppler profile corresponding to the distance cell of the tracking target may be extracted.

또한, 실시예에 따른 주파수 가변 레이더의 상기 전처리부는, 상기 주파수 가변 레이더와 상기 추적 대상 물체 사이의 상대속도 성분을 제거하여 상기 위상을 보상할 수 있다.In addition, the preprocessor of the variable frequency radar according to the embodiment may compensate for the phase by removing a relative speed component between the variable frequency radar and the tracking target object.

또한, 실시예에 따른 주파수 가변 레이더의 상기 전처리부는, CPI(Coherent Processing Interval)에 존재하는 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 상기 히스토그램을 생성할 수 있다.In addition, the preprocessor of the frequency variable radar according to the embodiment may generate the histogram based on frequencies of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses existing in a coherent processing interval (CPI).

또한, 실시예에 따른 주파수 가변 레이더의 상기 전처리부는, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스를 기준 횟수 이상 누적하여 상기 히스토그램을 생성할 수 있다.In addition, the preprocessor of the variable frequency radar according to the embodiment may generate the histogram by accumulating a plurality of pulses included in the reflected signal a reference number of times or more.

또한, 실시예에 따른 주파수 가변 레이더의 상기 계산부는, 상기 추출한 도플러 프로파일의 신호 크기를 정규화하고, 상기 정규화된 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환할 수 있다.Also, the calculator of the variable frequency radar according to the embodiment may normalize a signal magnitude of the extracted Doppler profile and convert the normalized Doppler profile into a probability density function.

또한, 실시예에 따른 주파수 가변 레이더의 상기 생성 모델은, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스에 대응하는 복수의 중심 주파수의 총 개수 및 상기 복수의 중심 주파수 각각에 대응하는 복수의 펄스의 총 개수에 따라 미리 학습될 수 있다.In addition, the generation model of the variable frequency radar according to the embodiment may include a total number of a plurality of center frequencies corresponding to a plurality of pulses included in the reflected signal and a total number of a plurality of pulses corresponding to each of the plurality of center frequencies. can be learned in advance.

또한, 실시예에 따른 주파수 가변 레이더의 상기 생성 모델은 가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture Model, GMM)일 수 있다.Also, the generation model of the frequency variable radar according to the embodiment may be a Gaussian Mixture Model (GMM).

실시예는 주파수 가변 레이더를 이용한 다중 물체 판단 방법으로서, 중심 주파수를 무작위로 변경하여 펄스 신호를 방사하고, 상기 방사된 펄스 신호 중 추적 대상 물체로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 단계, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 사이의 위상을 보상하여 상기 추적 대상 물체의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출하는 단계, 상기 추출한 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환하고, 상기 확률 밀도 함수의 값을 하나의 특징 벡터로써 생성 모델에 적용하여 상기 생성 모델로부터 가능도(likelihood)를 계산하는 단계, 그리고 상기 계산된 가능도를 이용하여 상기 거리 셀에서 상기 추적 대상 물체와 다른 물체가 존재하는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The embodiment is a multi-object determination method using a frequency variable radar, radiating a pulse signal by randomly changing a center frequency, receiving a reflected signal reflected from a tracking target object among the emitted pulse signals, extracting a Doppler profile corresponding to the distance cell of the tracking target by compensating for phases between a plurality of included pulses, converting the extracted Doppler profile into a probability density function, and converting the value of the probability density function into one feature calculating a likelihood from the generative model by applying it to the generative model as a vector, and determining whether an object different from the tracking target object exists in the distance cell using the calculated likelihood can

또한, 실시예에 따른 다중 물체 판단 방법의 상기 도플러 프로파일을 추출하는 단계는, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 히스토그램을 생성하는 단계, 상기 생성된 히스토그램에서 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수를 선택하는 단계, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 중에서 상기 선택된 중심 주파수에 대응하는 복수의 펄스 사이의 위상을 보상하는 단계, 그리고 상기 위상이 보상된 펄스에 대응하는 반사 신호를 이용하여 상기 추적 대상 물체의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of extracting the Doppler profile of the multi-object determination method according to the embodiment includes generating a histogram based on the frequency of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses included in the reflected signal, the selecting a center frequency corresponding to the highest frequency from the generated histogram, compensating for a phase between a plurality of pulses corresponding to the selected center frequency among a plurality of pulses included in the reflected signal, and the phase is compensated The method may include extracting a Doppler profile corresponding to a distance cell of the tracking target by using a reflected signal corresponding to the pulse.

또한, 실시예에 따른 다중 물체 판단 방법의 상기 위상을 보상하는 단계는, 상기 주파수 가변 레이더와 상기 추적 대상 물체 사이의 상대속도 성분을 제거하여 상기 위상을 보상할 수 있다.In addition, the step of compensating for the phase of the multi-object determination method according to the embodiment may compensate for the phase by removing a relative velocity component between the frequency variable radar and the tracking target object.

또한, 실시예에 따른 다중 물체 판단 방법의 상기 히스토그램을 생성하는 단계는, CPI(Coherent Processing Interval)에 존재하는 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 상기 히스토그램을 생성하는 단계일 수 있다.In addition, the generating of the histogram of the multi-object determination method according to the embodiment comprises generating the histogram based on the frequency of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses present in a Coherent Processing Interval (CPI). may be a step.

또한, 실시예에 따른 다중 물체 판단 방법의 상기 히스토그램을 생성하는 단계는, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스를 기준 횟수 이상 누적하여 상기 히스토그램을 생성하는 단계일 수 있다.In addition, the generating of the histogram of the multi-object determination method according to the embodiment may include generating the histogram by accumulating a plurality of pulses included in the reflected signal more than a reference number of times.

또한, 실시예에 따른 다중 물체 판단 방법의 상기 가능도를 계산하는 단계는, 상기 추출한 도플러 프로파일의 신호 크기를 정규화하고, 상기 정규화된 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, calculating the likelihood of the multi-object determination method according to the embodiment may include normalizing the signal magnitude of the extracted Doppler profile and converting the normalized Doppler profile into a probability density function.

또한, 실시예에 따른 다중 물체 판단 방법의 상기 생성 모델은, 상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스에 대응하는 복수의 중심 주파수의 총 개수 및 상기 복수의 중심 주파수 각각에 대응하는 복수의 펄스의 총 개수에 따라 미리 학습될 수 있다.In addition, the generation model of the multi-object determination method according to the embodiment includes a total number of a plurality of center frequencies corresponding to a plurality of pulses included in the reflected signal and a total number of a plurality of pulses corresponding to each of the plurality of center frequencies. According to the number, it can be learned in advance.

또한, 실시예에 따른 다중 물체 판단 방법의 상기 생성 모델은, 가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture Model, GMM)일 수 있다.In addition, the generation model of the multi-object determination method according to the embodiment may be a Gaussian Mixture Model (GMM).

실시예에 따른 주파수 가변 레이더 및 주파수 가변 레이더를 이용한 다중 물체 판단 방법은, 반사 신호로부터 다중 물체의 존재를 효과적으로 판단할 수 있는 효과가 있다.The multi-object determination method using the variable-frequency radar and the variable-frequency radar according to the embodiment has an effect of effectively determining the existence of the multi-object from the reflected signal.

도 1은 실시예에 따른 주파수 가변 레이더의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 실시예에 따른 송신부가 생성한 펄스 신호에 포함된 복수의 펄스에 대응하는 중심 주파수의 분포를 나타낸 예시이다.
도 3은 실시예에 따른 전처리부가 추출한 도플러 프로파일의 예시이다.
도 4는 실시예에 따른 주파수 가변 레이더를 이용한 다중 물체 판단 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 실시예에 따른 주파수 가변 레이더가 도플러 프로파일을 추출하는 방법을 도시한 순서도이다.
1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a frequency variable radar according to an embodiment.
2 is an example illustrating distribution of center frequencies corresponding to a plurality of pulses included in a pulse signal generated by a transmitter according to an embodiment.
3 is an example of a Doppler profile extracted by a preprocessor according to an embodiment.
4 is a flowchart illustrating a multi-object determination method using a frequency variable radar according to an embodiment.
5 is a flowchart illustrating a method of extracting a Doppler profile by a frequency variable radar according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, the embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but identical or similar components are given the same and similar reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the embodiments; It should be understood to include equivalents and substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 실시예에 따른 주파수 가변 레이더를 설명한다.Hereinafter, a frequency variable radar according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .

도 1은 실시예에 따른 주파수 가변 레이더의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다. 1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a frequency variable radar according to an embodiment.

도 2는 실시예에 따른 송신부가 생성한 펄스 신호에 포함된 복수의 펄스에 대응하는 중심 주파수의 분포를 나타낸 예시이다.2 is an example illustrating distribution of center frequencies corresponding to a plurality of pulses included in a pulse signal generated by a transmitter according to an embodiment.

도 3은 실시예에 따른 전처리부가 추출한 도플러 프로파일의 예시이다. 3 is an example of a Doppler profile extracted by a preprocessor according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 주파수 가변 레이더(100)는 송신부(110), 수신부(120), 전처리부(130), 계산부(140), 그리고 상황 판단부(150)를 포함할 수 있다. 주파수 가변 레이더(100)는 일종의 펄스 레이더(pulse radar)로서, 펄스 신호를 방사하고 그 반사 신호를 이용하여 추적 대상 물체를 탐지하는 레이더일 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 1 , the variable frequency radar 100 according to the embodiment may include a transmitter 110 , a receiver 120 , a preprocessor 130 , a calculator 140 , and a situation determiner 150 . have. The variable frequency radar 100 is a kind of pulse radar, and may be a radar that emits a pulse signal and detects a tracking target using the reflected signal, but the embodiment is not limited thereto.

송신부(110)는 추적 대상 물체(2000)를 탐지하기 위하여 펄스 신호(S1)를 방사할 수 있다. 특히, 송신부(110)는 전자전 측면에서 거리 연장 기만(Range Gate Pull-Off, RGPO) 또는 거리 당김 기만(Range Gate Pull-In, RGPI)의 거리 기만 재밍(jamming)에 대응하기 위하여, 펄스의 중심 주파수를 무작위(random)로 변경하여 펄스 신호(S1)를 생성할 수 있다. 따라서, 송신부(110)에서 생성한 펄스 신호(S1)에 포함된 각각의 펄스는 중심 주파수가 다를 수 있다.The transmitter 110 may radiate a pulse signal S1 to detect the tracking target object 2000 . In particular, the transmitter 110 is the center of the pulse in order to respond to the distance deception jamming of the electronic warfare side (Range Gate Pull-Off, RGPO) or distance pulling (Range Gate Pull-In, RGPI). The pulse signal S1 may be generated by randomly changing the frequency. Accordingly, each pulse included in the pulse signal S1 generated by the transmitter 110 may have a different center frequency.

또한, 도 2를 참조하면, 송신부(110)가 복수의 중심 주파수(

Figure 112020050495537-pat00001
내지
Figure 112020050495537-pat00002
)중에서 하나의 중심 수파수를 무작위로 선택하여 펄스를 생성하는 경우, 동일한 중심 주파수 값에 복수의 펄스가 누적될 수 있다. 도 2에서는
Figure 112020050495537-pat00003
에 2개의 펄스가 누적된 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 송신부(110)가 생성한 펄스 신호(S1)에 포함된 펄스의 개수가 중심 주파수의 개수보다 많을수록 동일한 중심 주파수 값에 누적되는 펄스의 개수는 늘어날 가능성이 높아진다.In addition, referring to FIG. 2 , the transmitter 110 transmits a plurality of center frequencies (
Figure 112020050495537-pat00001
inside
Figure 112020050495537-pat00002
), when a pulse is generated by randomly selecting one center frequency from among, a plurality of pulses may be accumulated at the same center frequency value. In Figure 2
Figure 112020050495537-pat00003
It can be seen that two pulses are accumulated in In this case, as the number of pulses included in the pulse signal S1 generated by the transmitter 110 is greater than the number of center frequencies, the possibility that the number of pulses accumulated at the same center frequency value increases.

수신부(120)는 송신부(110)에서 방사된 펄스 신호(S1) 중에서 추적 대상 물체(2000)로부터 반사된 반사 신호(S2)를 수신할 수 있다.The receiver 120 may receive the reflected signal S2 reflected from the tracking target object 2000 among the pulse signals S1 emitted from the transmitter 110 .

전처리부(130)는 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 사이의 위상을 보상하여 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀(미도시)에 대응하는 도플러 프로파일(Doppler profile)을 추출할 수 있다. The preprocessor 130 may extract a Doppler profile corresponding to a distance cell (not shown) of the tracking target object 2000 by compensating for phases between a plurality of pulses included in the reflected signal S2 . .

전처리부(130)는 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 히스토그램을 생성할 수 있다. 이 경우, 전처리부(130)는 CPI(Coherent Processing Interval)에 존재하는 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 히스토그램을 생성할 수 있다. 즉, 전처리부(130)는 미리 정해진 펄스의 개수를 기초로 하여 히스토그램을 생성할 수 있다.The preprocessor 130 may generate a histogram based on frequencies of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses included in the reflected signal S2 . In this case, the preprocessor 130 may generate a histogram based on frequencies of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses existing in a coherent processing interval (CPI). That is, the preprocessor 130 may generate a histogram based on the predetermined number of pulses.

또한, 전처리부(130)는, CPI 동안에 미리 정해진 펄스의 개수를 기초로 히스토그램을 생성하지 않고, 반사 신호(S2)에 포함된 펄스를, CPI와 상관없이 기준 횟수 이상 누적하여 히스토그램을 생성할 수 있다. 전처리부(130)는 이러한 방식으로서, 히스토그램 상의 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수에 펄스를 원하는 만큼 누적함으로써 도플러 해상도를 개선시킬 수 있다.In addition, the preprocessor 130 does not generate a histogram based on the predetermined number of pulses during CPI, but accumulates pulses included in the reflected signal S2 more than a reference number of times regardless of CPI to generate a histogram. have. In this way, the preprocessor 130 may improve Doppler resolution by accumulating as many pulses as desired at the center frequency corresponding to the highest frequency on the histogram.

또한, 전처리부(130)는 히스토그램에서 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수를 선택할 수 있다. 그리고, 전처리부(130)는 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 중에서, 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수에 해당하는 복수의 펄스 사이의 위상을 보상할 수 있다. Also, the preprocessor 130 may select a center frequency corresponding to the highest frequency in the histogram. In addition, the preprocessor 130 may compensate a phase between a plurality of pulses corresponding to a center frequency corresponding to the highest frequency among a plurality of pulses included in the reflected signal S2 .

반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스는 송신부(110)의 무작위 주파수 변경으로 인하여, 최다 빈도 중심 주파수에 대응하는 각 펄스 사이의 시간 간격이 일정하지 않을 가능성이 높다. 전처리부(130)는 히스토그램에서 최다 빈도 중심 주파수를 선택하고, 이에 대응하는 각 펄스 사이의 위상 보상을 수행함으로써 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 사이의 시간적인 간격을 균일하게 생성할 수 있다.Due to the random frequency change of the transmitter 110 in the plurality of pulses included in the reflected signal S2 , it is highly likely that the time interval between each pulse corresponding to the most frequent center frequency is not constant. The preprocessor 130 selects the most frequent center frequency from the histogram and performs phase compensation between the corresponding pulses to uniformly generate a temporal interval between the plurality of pulses included in the reflected signal S2. have.

전처리부(130)가 반사 신호(S2)에서 m번째 펄스의 위상을 보상한 식은 아래의 수학식 1과 같다. 수학식 1에서, 전처리부(130)는 제로 도플러를 생성하기 위하여 주파수 가변 레이더(100)와 추적 대상 물체(2000)의 상대속도 성분을 제거한다.The equation in which the preprocessor 130 compensates for the phase of the m-th pulse in the reflected signal S2 is as shown in Equation 1 below. In Equation 1, the preprocessor 130 removes the relative velocity components of the frequency variable radar 100 and the tracking target object 2000 to generate zero Doppler.

Figure 112020050495537-pat00004
Figure 112020050495537-pat00004

수학식 1에서 θ는 송신 펄스의 위상,

Figure 112020050495537-pat00005
는 중심 주파수,
Figure 112020050495537-pat00006
는 주파수 가변 레이더(100)와 추적 대상 물체(2000) 사이의 최초 거리, v는 주파수 가변 레이더(100)와 추적 대상 물체(2000) 사이의 상대 속도, 그리고 T는 펄스 반복 주기를 의미한다.In Equation 1, θ is the phase of the transmission pulse,
Figure 112020050495537-pat00005
is the center frequency,
Figure 112020050495537-pat00006
is the initial distance between the variable frequency radar 100 and the tracking target 2000, v is the relative speed between the frequency variable radar 100 and the tracking target 2000, and T is the pulse repetition period.

전처리부(130)는 수학식 1로부터, 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 중에서, 히스토그램에서 선택된 최다 빈도 중심 주파수에 대응하는 복수의 펄스 사이의 위상을 보상할 수 있다. 또한, 전처리부(130)는 위상이 보상된 펄스에 대응하는 반사 신호(S2)를 이용하여 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출할 수 있다.From Equation 1, the preprocessor 130 may compensate for a phase between a plurality of pulses corresponding to the most frequent center frequency selected from the histogram among a plurality of pulses included in the reflected signal S2 . Also, the preprocessor 130 may extract a Doppler profile corresponding to the distance cell of the tracking target 2000 by using the reflected signal S2 corresponding to the phase-compensated pulse.

도 3을 참조하면, 펄스 개수가 200개, 펄스에 사용된 중심 주파수의 개수가 10개, 최다 빈도 중심 주파수에 대응하는 복수의 펄스의 개수가 28개, 주파수 가변 레이더(100)와 추적 대상 물체(2000) 사이의 상대 속도(v)가 200m/s인 경우의 도플러 프로파일이 도시되어 있다. 이 경우, x축은 도플러 주파수(Doppler frequency) 나타내는 도플러 셀(Doppler cell)이고, y축은 도플러 셀의 전력(power)이다.Referring to FIG. 3 , the number of pulses is 200, the number of center frequencies used for the pulses is 10, the number of a plurality of pulses corresponding to the most frequent center frequency is 28, the frequency variable radar 100 and the tracking target object (2000) is shown the Doppler profile for a relative velocity v between 200 m/s. In this case, the x-axis is a Doppler cell representing a Doppler frequency, and the y-axis is the power of the Doppler cell.

계산부(140)는 전처리부(130)가 추출한 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환할 수 있다. 이 경우, 계산부(140)는 도플러 프로파일의 신호 크기를 정규화하고, 정규화된 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환할 수 있다.The calculator 140 may convert the Doppler profile extracted by the preprocessor 130 into a probability density function. In this case, the calculator 140 may normalize the signal magnitude of the Doppler profile and convert the normalized Doppler profile into a probability density function.

또한, 계산부(140)는 도플러 프로파일로부터 전환된 확률 밀도 함수의 값을 하나의 특징 벡터로써 생성 모델에 적용할 수 있다. 예를 들어, 확률 밀도 함수의 x축 인덱스 개수가 10개라고 가정할 경우, x축 10개에 대응하는 확률값의 총 합은 1이 되어야 한다. 즉, 그 값을 그대로 특징 벡터로 사용할 수 있다. 즉, 확률이 [0.19 0.05 0.1 0.15 0.01 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1] 이렇게 분포한다면, 확률밀도 함수의 y측 값을 그대로 특징 벡터로 사용할 수 있다.
생성 모델은, 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에 추적 대상 물체(2000)만 존재할 경우와 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는 경우에 대하여 학습시킨 확률 분포 모델이다. 구체적으로, 계산부(140)는 생성 모델로서 가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture Model, GMM)을 사용할 수 있다.
Also, the calculator 140 may apply the value of the probability density function converted from the Doppler profile as one feature vector to the generative model. For example, if it is assumed that the number of x-axis indices of the probability density function is 10, the total sum of probability values corresponding to 10 x-axis should be 1. That is, the value can be used as a feature vector as it is. That is, if the probability is distributed like this [0.19 0.05 0.1 0.15 0.01 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1], the y-side value of the probability density function can be used as a feature vector as it is.
The generation model is a probability distribution model trained for the case where only the tracking target 2000 exists in the distance cell of the tracking target 2000 and the case where an object different from the tracking target 2000 exists. Specifically, the calculator 140 may use a Gaussian mixture model (GMM) as a generation model.

도플러 프로파일로부터 전환된 확률 밀도 함수는, 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스에 대응하는 복수의 중심 주파수의 총 개수 및 복수의 중심 주파수 각각에 대응하는 복수의 펄스의 총 개수에 따라 확률 분포가 다르게 형성될 수 있다. 따라서, 계산부(140)는 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스에 대응하는 복수의 중심 주파수의 총 개수 및 복수의 중심 주파수 각각에 대응하는 복수의 펄스의 총 개수에 따라 생성 모델을 미리 학습시키고, 도플러 프로파일로부터 전환된 확률 밀도 함수의 값을 하나의 특징 벡터로써 생성 모델에 적용할 수 있다. 즉, 계산부(140)는 도플러 프로파일로부터 전환된 확률 밀도 함수의 값을 하나의 특징 벡터로써 사용하고, 특징 벡터와 차원(Dimension)이 같은 특징 벡터들로 미리 학습된 생성 모델에 적용하여, 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 추적 대상 물체(2000)만 존재하는 경우와 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는 경우에 대한 가능도를 계산할 수 있다.The probability density function converted from the Doppler profile is a probability distribution according to a total number of a plurality of center frequencies corresponding to a plurality of pulses included in the reflected signal S2 and a total number of a plurality of pulses corresponding to each of the plurality of center frequencies. may be formed differently. Accordingly, the calculation unit 140 pre-generates the generation model according to the total number of the plurality of center frequencies corresponding to the plurality of pulses included in the reflected signal S2 and the total number of the plurality of pulses corresponding to each of the plurality of center frequencies. After training, the value of the probability density function converted from the Doppler profile can be applied to the generative model as a feature vector. That is, the calculator 140 uses the value of the probability density function converted from the Doppler profile as one feature vector, applies the feature vector and the feature vectors having the same dimension to the generative model previously learned, and tracks it. In the distance cell of the target object 2000 , the likelihood of a case in which only the tracking target 2000 exists and a case in which an object different from the tracking target 2000 exists may be calculated.

상황 판단부(150)는 계산부(140)가 계산한 가능도를 이용하여, 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 상기 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는지 판단할 수 있다. 구체적으로, 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는 경우에 대한 가능도가 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 추적 대상 물체(200)만 존재하는 경우에 대한 가능도보다 더 높은 경우, 상황 판단부(150)는 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.The situation determination unit 150 may determine whether an object different from the tracking target object 2000 exists in the distance cell of the tracking target object 2000 using the likelihood calculated by the calculation unit 140 . Specifically, the likelihood of a case in which an object different from the tracking target 2000 exists in the distance cell of the tracking target 2000 is a case in which only the tracking target 200 exists in the distance cell of the tracking target 2000. If it is higher than the likelihood, the situation determination unit 150 may determine that an object different from the tracking target object 2000 exists in the distance cell of the tracking target object 2000 .

이하, 도 4를 참조하여 실시예에 따른 주파수 가변 레이더(100)를 이용하여 다중 물체를 판단하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of determining multiple objects using the variable frequency radar 100 according to an embodiment will be described with reference to FIG. 4 .

도 4는 실시예에 따른 주파수 가변 레이더를 이용한 다중 물체 판단 방법을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a multi-object determination method using a frequency variable radar according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 단계(S100)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 중심 주파수를 무작위로 변경하여 펄스 신호(S1)를 방사하고, 방사된 펄스 신호(S1) 중 추적 대상 물체로부터 반사된 반사 신호(S2)를 수신할 수 있다. 특히, 주파수 가변 레이더(100)는 단계 S100에서 전자전 측면에서 거리 연장 기만(Range Gate Pull-Off, RGPO) 또는 거리 당김 기만(Range Gate Pull-In, RGPI)의 거리 기만 재밍(jamming)에 대응하기 위하여, 펄스의 중심 주파수를 무작위(random)로 변경하여 펄스 신호(S1)를 생성할 수 있다. 따라서, 단계 S100에서 생성된 펄스 신호(S1)에 포함된 각각의 펄스는 중심 주파수가 다를 수 있다. Referring to FIG. 4 , in step S100 , the frequency variable radar 100 randomly changes the center frequency to emit a pulse signal S1 , and a reflection reflected from the tracking target among the emitted pulse signals S1 . A signal S2 may be received. In particular, the frequency variable radar 100 corresponds to the distance deception of the electronic warfare side in step S100 (Range Gate Pull-Off, RGPO) or the distance deception of the (Range Gate Pull-In, RGPI) jamming. To this end, the pulse signal S1 may be generated by randomly changing the center frequency of the pulse. Accordingly, each pulse included in the pulse signal S1 generated in step S100 may have a different center frequency.

단계(S200)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 사이의 위상을 보상하여 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀(미도시)에 대응하는 도플러 프로파일을 추출할 수 있다. In step S200 , the frequency variable radar 100 extracts a Doppler profile corresponding to a distance cell (not shown) of the tracking target object 2000 by compensating for phases between a plurality of pulses included in the reflected signal S2 . can do.

단계(S300)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 단계(S200)에서 추출한 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환할 수 있다. 이 경우, 주파수 가변 레이더(100)는 도플러 프로파일의 신호 크기를 정규화하고, 정규화된 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환할 수 있다.In step S300 , the frequency variable radar 100 may convert the Doppler profile extracted in step S200 into a probability density function. In this case, the frequency variable radar 100 may normalize the signal magnitude of the Doppler profile and convert the normalized Doppler profile into a probability density function.

또한, 단계(S300)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 도플러 프로파일로부터 전환된 확률 밀도 함수의 값을 하나의 특징 벡터로써 생성 모델에 적용할 수 있다. 생성 모델은, 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에 추적 대상 물체(2000)만 존재할 경우와 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는 경우에 대하여 학습시킨 확률 분포 모델이다. 구체적으로, 주파수 가변 레이더(100)는, 단계(S300)에서, 생성 모델로서 가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture Model, GMM)을 사용할 수 있다. Also, in step S300 , the frequency tunable radar 100 may apply the value of the probability density function converted from the Doppler profile to the generation model as one feature vector. The generation model is a probability distribution model trained for the case where only the tracking target 2000 exists in the distance cell of the tracking target 2000 and the case where an object different from the tracking target 2000 exists. Specifically, the frequency variable radar 100 may use a Gaussian mixture model (GMM) as a generation model in step S300 .

도플러 프로파일로부터 전환된 확률 밀도 함수는, 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스에 대응하는 복수의 중심 주파수의 총 개수 및 복수의 중심 주파수 각각에 대응하는 복수의 펄스의 총 개수에 따라 확률 분포가 다르게 형성될 수 있다. 따라서, 단계(S300)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스에 대응하는 복수의 중심 주파수의 총 개수 및 복수의 중심 주파수 각각에 대응하는 복수의 펄스의 총 개수에 따라 생성 모델을 미리 학습시키고, 도플러 프로파일로부터 전환된 확률 밀도 함수 값을 하나의 특징 벡터로써 생성 모델에 적용할 수 있다. 즉, 단계(S300)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 도플러 프로파일로부터 전환된 확률 밀도 함수의 값을 하나의 특징 벡터로써 사용하고, 특징 벡터와 차원(Dimension)이 같은 특징 벡터들로 미리 학습된 생성 모델에 적용하여, 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 추적 대상 물체(2000)만 존재하는 경우와 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는 경우에 대한 가능도를 계산할 수 있다.The probability density function converted from the Doppler profile is a probability distribution according to a total number of a plurality of center frequencies corresponding to a plurality of pulses included in the reflected signal S2 and a total number of a plurality of pulses corresponding to each of the plurality of center frequencies. may be formed differently. Accordingly, in step S300 , the frequency variable radar 100 may include a total number of a plurality of center frequencies corresponding to a plurality of pulses included in the reflected signal S2 and a total number of a plurality of pulses corresponding to each of the plurality of center frequencies. A generative model may be trained in advance according to the number, and the probability density function value converted from the Doppler profile may be applied to the generative model as one feature vector. That is, in step S300 , the frequency tunable radar 100 uses the value of the probability density function converted from the Doppler profile as one feature vector, and is pre-learned with feature vectors having the same dimension as the feature vector. By applying the generative model, it is possible to calculate the likelihood of a case in which only the tracking target 2000 exists and a case in which an object different from the tracking target 2000 exists in the distance cell of the tracking target 2000 .

단계(S400)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 단계(S300)에서 계산한 가능도를 이용하여, 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 상기 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는지 판단할 수 있다. 구체적으로, 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는 경우에 대한 가능도가 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 추적 대상 물체(200)만 존재하는 경우에 대한 가능도보다 더 높은 경우, 주파수 가변 레이더(100)는 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에서 추적 대상 물체(2000)와 다른 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.In step S400 , the variable frequency radar 100 determines whether an object different from the tracking target 2000 exists in the distance cell of the tracking target 2000 using the likelihood calculated in step S300 . can do. Specifically, the likelihood of a case in which an object different from the tracking target 2000 exists in the distance cell of the tracking target 2000 is a case in which only the tracking target 200 exists in the distance cell of the tracking target 2000. If it is higher than the likelihood, the frequency variable radar 100 may determine that an object different from the tracking target 2000 exists in the distance cell of the tracking target 2000 .

이하, 도 5를 참조하여 실시예에 따른 단계(S200)를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the step S200 according to the embodiment will be described in detail with reference to FIG. 5 .

도 5는 실시예에 따른 주파수 가변 레이더가 도플러 프로파일을 추출하는 방법을 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of extracting a Doppler profile by a frequency variable radar according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 단계(S210)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 히스토그램을 생성할 수 있다. Referring to FIG. 5 , in step S210 , the frequency variable radar 100 may generate a histogram based on frequencies of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses included in the reflected signal S2 . .

이 경우, 주파수 가변 레이더(100)는 CPI(Coherent Processing Interval)에 존재하는 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 히스토그램을 생성할 수 있다. 즉, 주파수 가변 레이더(100)는 미리 정해진 펄스의 개수를 기초로 하여 히스토그램을 생성할 수 있다.In this case, the frequency variable radar 100 may generate a histogram based on frequencies of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses existing in a coherent processing interval (CPI). That is, the frequency variable radar 100 may generate a histogram based on the predetermined number of pulses.

또한, 주파수 가변 레이더(100)는, CPI 동안에 미리 정해진 펄스의 개수를 기초로 히스토그램을 생성하지 않고, 반사 신호(S2)에 포함된 펄스를, CPI와 상관없이 기준 횟수 이상 누적하여 히스토그램을 생성할 수 있다. 주파수 가변 레이더(100)는 이러한 방식으로서, 히스토그램 상의 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수에 펄스를 원하는 만큼 누적함으로써 도플러 해상도를 개선시킬 수 있다.In addition, the frequency variable radar 100 does not generate a histogram based on the predetermined number of pulses during CPI, but accumulates pulses included in the reflected signal S2 more than a reference number of times regardless of CPI to generate a histogram. can In this way, the variable frequency radar 100 may improve Doppler resolution by accumulating as many pulses as desired at the center frequency corresponding to the highest frequency on the histogram.

단계(S220)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 히스토그램에서 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수를 선택할 수 있다. In step S220, the frequency variable radar 100 may select a center frequency corresponding to the highest frequency in the histogram.

단계(S230)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 중에서, 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수에 해당하는 복수의 펄스 사이의 위상을 보상할 수 있다. In step S230 , the frequency variable radar 100 may compensate a phase between a plurality of pulses corresponding to a center frequency corresponding to the highest frequency among a plurality of pulses included in the reflected signal S2 .

반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스는 단계(S100)의 무작위 주파수 변경으로 인하여, 최다 빈도 중심 주파수에 대응하는 각 펄스 사이의 시간 간격이 일정하지 않을 가능성이 높다. 주파수 가변 레이더(100)는, 단계(S220)에서 히스토그램에서 최다 빈도 중심 주파수를 선택하고, 단계(S230)에서 이에 대응하는 각 펄스 사이의 위상 보상을 수행함으로써 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 사이의 시간적인 간격을 균일하게 생성할 수 있다.The plurality of pulses included in the reflected signal S2 is highly likely to have a non-uniform time interval between each pulse corresponding to the most frequent center frequency due to the random frequency change in step S100 . The frequency-variable radar 100 selects the most frequent center frequency from the histogram in step S220 and performs phase compensation between each pulse corresponding thereto in step S230. It is possible to create a uniform temporal interval between pulses.

단계(S230)에서, 주파수 가변 레이더(100)가 반사 신호(S2)에서 m번째 펄스의 위상을 보상한 식은 수학식 1과 같다. 수학식 1에서, 주파수 가변 레이더(100)는 제로 도플러를 생성하기 위하여 주파수 가변 레이더(100)와 추적 대상 물체(2000)의 상대속도 성분을 제거한다. 주파수 가변 레이더(100)는 수학식 1로부터, 반사 신호(S2)에 포함된 복수의 펄스 중에서, 히스토그램에서 선택된 최다 빈도 중심 주파수에 대응하는 복수의 펄스 사이의 위상을 보상할 수 있다. In step S230, the equation in which the frequency variable radar 100 compensates for the phase of the m-th pulse in the reflected signal S2 is the same as Equation 1. In Equation 1, the variable frequency radar 100 removes the relative velocity component of the frequency variable radar 100 and the tracking target object 2000 in order to generate zero Doppler. The frequency variable radar 100 may compensate for a phase between a plurality of pulses corresponding to the most frequent center frequency selected from the histogram among a plurality of pulses included in the reflected signal S2 from Equation (1).

단계(S240)에서, 주파수 가변 레이더(100)는 위상이 보상된 펄스에 대응하는 반사 신호(S2)를 이용하여 추적 대상 물체(2000)의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출할 수 있다.In operation S240 , the frequency variable radar 100 may extract a Doppler profile corresponding to the distance cell of the tracking target object 2000 by using the reflected signal S2 corresponding to the phase-compensated pulse.

이상에서 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 실시예의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 이하의 청구범위에서 정의하고 있는 실시예의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 실시예의 권리범위에 속하는 것이다. Although the embodiment has been described in detail above, the scope of the embodiment is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the embodiment defined in the claims below are also included in the scope of the embodiment.

따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안되고 예시로서 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.Accordingly, the foregoing detailed description should not be construed as limiting in all respects but as examples. The scope of the embodiments should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the embodiments are included in the scope of the embodiments.

100: 주파수 가변 레이더
110: 송신부
120: 수신부
130: 전처리부
140: 계산부
150: 상황 판단부
2000: 추적 대상 물체
100: frequency variable radar
110: transmitter
120: receiver
130: preprocessor
140: calculator
150: situation judgment unit
2000: object to be tracked

Claims (16)

중심 주파수를 무작위로 변경하여 펄스 신호를 방사하는 송신부,
상기 방사된 펄스 신호 중 추적 대상 물체로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 수신부,
상기 추적 대상 물체의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출하는 전처리부,
상기 추출한 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환하고, 상기 확률 밀도 함수의 값을 생성 모델에 적용하여 상기 생성 모델로부터 가능도(likelihood)를 계산하는 계산부, 그리고
상기 계산된 가능도를 이용하여 상기 거리 셀에서 상기 추적 대상 물체와 다른 물체가 존재하는지 판단하는 상황 판단부
를 포함하는 주파수 가변 레이더.
A transmitter that randomly changes the center frequency to emit a pulse signal,
a receiver for receiving a reflected signal reflected from the tracking target object among the emitted pulse signals;
a preprocessor for extracting a Doppler profile corresponding to a distance cell of the tracking target;
a calculator that converts the extracted Doppler profile into a probability density function and calculates likelihood from the generative model by applying the value of the probability density function to the generative model; and
A situation determination unit that determines whether an object different from the tracking target object exists in the distance cell using the calculated likelihood
Frequency tunable radar comprising a.
제1항에 있어서,
상기 전처리부는,
상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 히스토그램을 생성하고,
상기 생성된 히스토그램에서 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수를 선택하고,
상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 중에서 상기 선택된 중심 주파수에 대응하는 복수의 펄스 사이의 위상을 보상하고,
상기 위상이 보상된 펄스에 대응하는 반사 신호를 이용하여 상기 추적 대상 물체의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출하는,
주파수 가변 레이더.
According to claim 1,
The preprocessor is
generating a histogram based on the frequency of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses included in the reflected signal;
selecting a center frequency corresponding to the highest frequency from the generated histogram,
Compensating for a phase between a plurality of pulses corresponding to the selected center frequency among a plurality of pulses included in the reflected signal,
extracting a Doppler profile corresponding to a distance cell of the tracking target object using a reflected signal corresponding to the phase-compensated pulse;
Frequency tunable radar.
삭제delete 제2항에 있어서,
상기 전처리부는,
CPI(Coherent Processing Interval)에 존재하는 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 상기 히스토그램을 생성하는, 주파수 가변 레이더.
3. The method of claim 2,
The preprocessor is
A frequency variable radar for generating the histogram based on the frequency of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses present in a Coherent Processing Interval (CPI).
제2항에 있어서,
상기 전처리부는,
상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스를 기준 횟수 이상 누적하여 상기 히스토그램을 생성하는, 주파수 가변 레이더.
3. The method of claim 2,
The preprocessor is
A frequency variable radar for generating the histogram by accumulating a plurality of pulses included in the reflected signal more than a reference number of times.
제1항에 있어서,
상기 계산부는,
상기 추출한 도플러 프로파일의 신호 크기를 정규화하고, 상기 정규화된 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환하는, 주파수 가변 레이더.
According to claim 1,
The calculator is
A frequency variable radar that normalizes the signal magnitude of the extracted Doppler profile and converts the normalized Doppler profile into a probability density function.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 생성 모델은,
가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture Model, GMM)인, 주파수 가변 레이더.
According to claim 1,
The generative model is
A Gaussian Mixture Model (GMM), a frequency-tunable radar.
주파수 가변 레이더를 이용한 다중 물체 판단 방법으로서,
중심 주파수를 무작위로 변경하여 펄스 신호를 방사하고, 상기 방사된 펄스 신호 중 추적 대상 물체로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 단계,
상기 추적 대상 물체의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출하는 단계,
상기 추출한 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환하고, 상기 확률 밀도 함수의 값을 생성 모델에 적용하여 상기 생성 모델로부터 가능도(likelihood)를 계산하는 단계, 그리고
상기 계산된 가능도를 이용하여 상기 거리 셀에서 상기 추적 대상 물체와 다른 물체가 존재하는지 판단하는 단계
를 포함하는 다중 물체 판단 방법.
A multi-object determination method using a frequency variable radar, comprising:
Radiating a pulse signal by randomly changing a center frequency, and receiving a reflected signal reflected from a tracking target object among the emitted pulse signal;
extracting a Doppler profile corresponding to a distance cell of the tracking target;
converting the extracted Doppler profile into a probability density function, and calculating a likelihood from the generative model by applying the value of the probability density function to the generative model; and
determining whether an object different from the tracking target object exists in the distance cell using the calculated likelihood
A multi-object determination method comprising a.
제9항에 있어서,
상기 도플러 프로파일을 추출하는 단계는,
상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 히스토그램을 생성하는 단계,
상기 생성된 히스토그램에서 최다 빈도수에 대응하는 중심 주파수를 선택하는 단계,
상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스 중에서 상기 선택된 중심 주파수에 대응하는 복수의 펄스 사이의 위상을 보상하는 단계, 그리고
상기 위상이 보상된 펄스에 대응하는 반사 신호를 이용하여 상기 추적 대상 물체의 거리 셀에 대응하는 도플러 프로파일을 추출하는 단계
를 포함하는 다중 물체 판단 방법.
10. The method of claim 9,
Extracting the Doppler profile comprises:
generating a histogram based on the frequency of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses included in the reflected signal;
selecting a center frequency corresponding to the highest frequency from the generated histogram;
Compensating for a phase between a plurality of pulses corresponding to the selected center frequency among a plurality of pulses included in the reflected signal, and
extracting a Doppler profile corresponding to a distance cell of the tracking target object using a reflected signal corresponding to the phase-compensated pulse
A multi-object determination method comprising a.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 히스토그램을 생성하는 단계는,
CPI(Coherent Processing Interval)에 존재하는 복수의 펄스 각각에 대응하는 복수의 중심 주파수의 빈도를 기초로 하여 상기 히스토그램을 생성하는 단계인, 다중 물체 판단 방법.
11. The method of claim 10,
The step of generating the histogram comprises:
and generating the histogram based on the frequency of a plurality of center frequencies corresponding to each of a plurality of pulses present in a Coherent Processing Interval (CPI).
제10항에 있어서,
상기 히스토그램을 생성하는 단계는,
상기 반사 신호에 포함된 복수의 펄스를 기준 횟수 이상 누적하여 상기 히스토그램을 생성하는 단계인, 다중 물체 판단 방법.
11. The method of claim 10,
The step of generating the histogram comprises:
generating the histogram by accumulating a plurality of pulses included in the reflected signal more than a reference number of times.
제9항에 있어서,
상기 가능도를 계산하는 단계는,
상기 추출한 도플러 프로파일의 신호 크기를 정규화하고, 상기 정규화된 도플러 프로파일을 확률 밀도 함수로 전환하는 단계
를 포함하는 다중 물체 판단 방법.
10. The method of claim 9,
The step of calculating the likelihood is:
Normalizing the signal magnitude of the extracted Doppler profile and converting the normalized Doppler profile into a probability density function
A multi-object determination method comprising a.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 생성 모델은,
가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture Model, GMM)인, 다중 물체 판단 방법.
10. The method of claim 9,
The generative model is
A Gaussian Mixture Model (GMM), a multi-object judgment method.
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