KR102363962B1 - System, method, computer-readable storage medium and computer program for photon-based target detection - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템은 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 상기 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 광자를 포함하는 광신호를 변조하는 광신호 변조부; 상기 변조된 광신호를 표적에게 송신하는 송신부; 상기 송신에 대응해서 상기 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 수신된 신호를 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 표적 정보 산출부를 포함할 수 있다.A photon-based target detection system according to an embodiment multiplies the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio, and an optical signal including photons based on the frequency-multiplied Stepped Chirp Waveform signal. an optical signal modulator that modulates a transmitter for transmitting the modulated optical signal to a target; a receiver configured to receive a signal reflected from the target in response to the transmission; and a target information calculator configured to calculate information about the target in consideration of the received signal.

Figure R1020200048294
Figure R1020200048294

Description

광자 기반의 표적 탐지 시스템, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 컴퓨터 프로그램{SYSTEM, METHOD, COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM AND COMPUTER PROGRAM FOR PHOTON-BASED TARGET DETECTION}Photon-based target detection system, method, computer-readable recording medium and computer program

본 발명은 광자 기반의 표적 탐지 시스템, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a photon-based target detection system, method, computer-readable recording medium and computer program.

일반적으로, RF(Radio Frequency) 기반의 전자소자를 이용한 표적 탐지 시스템(예를 들어, 레이다 시스템일 수 있음)은 무인기, 차량, 선박 등에 탐지 및 감시정찰의 임무를 수행하기 위해 군수 및 민수의 목적으로 사용되고 있다. 최근 원격 감지 시스템의 성능향상 요구가 높아짐에 따라 기존 탐지 및 감시정찰로 제한되었던 표적 탐지 시스템(예를 들어, 레이다 시스템)의 응용분야는 다기능 및 다중 대역 감시 등의 성능 고도화에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다.In general, a target detection system (for example, it may be a radar system) using an RF (Radio Frequency)-based electronic device is used for military and civil purposes in order to perform the mission of detection and monitoring and reconnaissance of unmanned aerial vehicles, vehicles, ships, etc. is being used as Recently, as the demand for performance improvement of remote sensing systems increases, the application fields of target detection systems (e.g., radar systems), which have been limited to conventional detection and surveillance and reconnaissance, increase the demand for performance enhancement such as multi-function and multi-band surveillance. there is a situation.

따라서, 기존 전자소자(예컨대 RF(Radio Frequency) 기반의 전자소자일 수 있음)를 이용한 표적 탐지 시스템(예를 들어, 레이다 시스템)의 기술적 한계를 극복하기 위해 2015년도에 처음으로 광자기반 마이크로파 기술(Microwave photonics)이 제안된 바 있으며, 이러한 광자기반 마이크로파 기술(Microwave photonics)은 광대역, 전자파 장애(EMI)에 대한 내성, 낮은 손실 및 낮은 전파왜곡, 높은 주파수 유연성 및 넓은 대역폭 등의 장점을 가지고 있다.Therefore, in order to overcome the technical limitations of a target detection system (eg, a radar system) using an existing electronic device (eg, it may be an electronic device based on a radio frequency (RF)), photon-based microwave technology ( Microwave photonics) have been proposed, and these photonic-based microwave technologies have advantages such as broadband, immunity to electromagnetic interference (EMI), low loss and low propagation distortion, high frequency flexibility, and wide bandwidth.

하지만 광자기반 마이크로파 기술을 실제 응용분야에 적용하기 위해서는 대역폭을 자유롭게 바꿀 수 있는 기술이 필요하나 이러한 특성을 갖는 RF 소자 기반의 시스템을 개발하기에는, 시스템 복잡도 상승에 따른 비용 증가 및 RF 전자소자의 기술적 한계가 발생하는 등 어려움이 존재하고 있는 실정이다.However, in order to apply the photonic-based microwave technology to actual applications, a technology capable of freely changing the bandwidth is required. There are difficulties such as the occurrence of

한국등록특허공보, 20-0225811호 (2001.06.01. 등록)Korean Patent Publication, No. 20-0225811 (Registered on June 1, 2001)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 광자 기반의 표적 탐지 시스템, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a photon-based target detection system, method, computer-readable recording medium, and computer program.

또한, 광자 기반의 표적 탐지 시스템에서 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호를 사용함으로써, 신호의 대역폭이 증가됨에 따라 광자 기반의 표적 탐지 시스템을 통해 획득한 표적에 관한 영상(예컨대 표적 외곽에 관한 영상일 수 있음)의 해상도가 높아지도록 하는 것 등이 본 발명의 해결하고자 하는 과제에 포함될 수 있다.In addition, by using a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal in a photon-based target detection system, as the bandwidth of the signal increases, an image about a target acquired through a photon-based target detection system (eg, outside the target) It may be an image related to), and the like may be included in the problem to be solved by the present invention.

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.However, the problems to be solved of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems to be solved that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.

일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템은, 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 상기 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 광자를 포함하는 광신호를 변조하는 광신호 변조부; 상기 변조된 광신호를 표적에게 송신하는 송신부; 상기 송신에 대응해서 상기 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 수신된 신호를 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 표적 정보 산출부를 포함할 수 있다.A photon-based target detection system according to an embodiment multiplies the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio, and includes a photon based on the frequency-multiplied Stepped Chirp Waveform signal. an optical signal modulator for modulating a signal; a transmitter for transmitting the modulated optical signal to a target; a receiver configured to receive a signal reflected from the target in response to the transmission; and a target information calculator configured to calculate information about the target in consideration of the received signal.

또한, 상기 광신호를 생성해서 상기 광신호 변조부에게 제공하는 레이저 다이오드를 더 포함할 수 있다.In addition, a laser diode that generates the optical signal and provides it to the optical signal modulator may be further included.

또한, 상기 계단 첩 파형 신호를 생성해서 상기 광신호 변조부에게 제공하는 계단 첩 파형 신호 생성부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a step chirp waveform signal generator to generate the step chirp waveform signal to provide to the optical signal modulator.

또한, 상기 광신호 변조부는, 이중-병렬 마하-젠더 변조기(DPMZM: Dual-Parallel Mach-Zehnder modulator)를 포함할 수 있다.In addition, the optical signal modulator may include a dual-parallel Mach-Zehnder modulator (DPMZM).

또한, 상기 표적에 관한 정보는, 상기 표적의 속도, 상기 광자 기반의 표적 탐지 시스템으로부터 상기 표적까지의 거리 및 상기 표적의 외관에 관한 영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the information about the target may include at least one of an image related to a speed of the target, a distance from the photon-based target detection system to the target, and an appearance of the target.

또한, 상기 수신부는 상기 송신부로부터 상기 변조된 광신호를 전달 받고, 상기 표적 정보 산출부는, 상기 수신부에서 전달 받은 상기 변조된 광신호를 추가적으로 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출할 수 있다.In addition, the receiver may receive the modulated optical signal from the transmitter, and the target information calculator may calculate the target information by additionally considering the modulated optical signal received from the receiver.

일 실시예에 따른 표적 탐지 방법은, 광자 기반의 표적 탐지 시스템을 통해 수행되는 표적 탐지 방법으로서, 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 상기 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 광자를 포함하는 광신호를 변조하는 단계와, 상기 변조된 광신호를 표적에게 송신하는 단계와, 상기 송신에 대응해서 상기 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 신호를 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.A target detection method according to an embodiment is a target detection method performed through a photon-based target detection system, and multiplies the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio, and the frequency is multiplied. modulating an optical signal comprising photons based on a step chirp waveform signal; transmitting the modulated optical signal to a target; and receiving a signal reflected from the target in response to the transmission; It may include calculating information about the target in consideration of the received signal.

또한, 상기 표적에 관한 정보는, 상기 표적의 속도, 상기 광자 기반의 표적 탐지 시스템으로부터 상기 표적까지의 거리 및 상기 표적의 외관에 관한 영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the information about the target may include at least one of an image related to a speed of the target, a distance from the photon-based target detection system to the target, and an appearance of the target.

또한, 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 단계는, 상기 변조된 광신호를 추가적으로 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출할 수 있다.In addition, the calculating of the information on the target may include calculating the information on the target by additionally considering the modulated optical signal.

일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는, 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 상기 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 광자를 포함하는 광신호를 변조하는 단계와, 상기 변조된 광신호를 표적에게 송신하는 단계와, 상기 송신에 대응해서 상기 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 신호를 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.A computer-readable recording medium according to an embodiment is a computer-readable recording medium storing a computer program, and when the computer program is executed by a processor, the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal modulating an optical signal including a photon based on the multiplied step chirp waveform signal multiplied by a predetermined ratio, and transmitting the modulated optical signal to a target; It may include instructions for causing the processor to perform a method comprising receiving a signal reflected from the signal and calculating information about the target in consideration of the received signal.

일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 프로그램은, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 상기 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 광자를 포함하는 광신호를 변조하는 단계와, 상기 변조된 광신호를 표적에게 송신하는 단계와, 상기 송신에 대응해서 상기 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 신호를 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.A computer-readable program according to an embodiment is a computer program stored in a computer-readable recording medium, and when the computer program is executed by a processor, the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal is set to a predetermined value. modulating an optical signal comprising a photon based on the multiplied ratio and frequency-multiplied step chirp waveform signal; transmitting the modulated optical signal to a target; and reflecting from the target in response to the transmission. It may include instructions for causing the processor to perform a method including receiving the received signal and calculating information about the target in consideration of the received signal.

일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템은 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하여 사용함으로써 계단 첩 파형(SCW)을 가지지 않는 일반 신호(예컨대 연속적인 파형을 가지는 신호일 수 있음(CW: Continuous wave))를 사용할 때보다 넓은 주파수 대역폭을 구현하는데 상대적으로 용이하다.A photon-based target detection system according to an embodiment multiplies the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio and uses a general signal (eg, a continuous waveform) that does not have a Stepped Chirp Waveform (SCW). It is relatively easy to implement a wider frequency bandwidth than when using a signal having a (CW: Continuous wave)).

또한, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템은 넓은 주파수 대역폭을 상대적으로 용이하게 구현할 수 있음에 따라 넓은 주파수 대역폭을 사용하여 광자 기반의 표적 탐지 시스템을 통해 획득한 표적의 외곽에 관한 영상의 해상도가 높아질 수 있고, 이에 따라 RCS(Radar Cross Section)가 낮은 스텔스 표적 탐지 및 고해상도 이미징 탐지 등을 수행할 수 있다.In addition, since the photon-based target detection system according to an embodiment can relatively easily implement a wide frequency bandwidth, the image of the periphery of the target obtained through the photon-based target detection system using the wide frequency bandwidth The resolution may be increased, and accordingly, stealth target detection having a low radar cross section (RCS), high-resolution imaging detection, and the like may be performed.

또한, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템은 순시 대역폭(instantaneous bandwidth)이 작은 계단 첩 파형(SCW) 신호를 사용함에 따라 표적으로부터 반사된 신호의 신호대잡음비율(Signal to Noise)과 수신감도 등이 향상될 수 있다.In addition, as the photon-based target detection system according to an embodiment uses a step chirp waveform (SCW) signal having a small instantaneous bandwidth, the signal to noise ratio of the signal reflected from the target and the reception sensitivity etc. can be improved.

또한, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(또는 광자 기반 레이다 시스템)은 광자 기반으로 동작되지 않는 일반 표적 탐지 시스템(또는 레이다 시스템)보다 무게, 효율, 시스템의 안정도, 탐지속도 및 해상도 측면 등이 개선될 수 있다.In addition, the photon-based target detection system (or photon-based radar system) according to an embodiment is heavier than a general target detection system (or radar system) that does not operate based on photons, in terms of weight, efficiency, system stability, detection speed, and resolution etc. can be improved.

도 1은 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 계단 첩 파형 신호 생성부에서 생성되는 계단 첩 파형 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템에서 사용하는 신호 대역폭에 따른 표적 영상의 해상도를 비교한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표적 탐지 방법에 대한 예시적인 순서도이다.
1 is a block diagram of a photon-based target detection system according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining a step chirp waveform signal generated by a step chirp waveform signal generator according to an exemplary embodiment.
3 is a diagram comparing the resolution of a target image according to a signal bandwidth used in a photon-based target detection system according to an exemplary embodiment.
4 is an exemplary flowchart of a method for detecting a target according to an embodiment.

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.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

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.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)의 구성도이다.1 is a block diagram of a photon-based target detection system 100 according to an embodiment.

이때, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)은 광자 기반 레이다 시스템을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the photon-based target detection system 100 according to an embodiment may include a photon-based radar system, but is not limited thereto.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)은 광신호 변조부(110), 송신부(120), 수신부(130) 및 표적 정보 산출부(140)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)은 레이저 다이오드(103) 및 계단 첩 파형 신호 생성부(105)를 더 포함할 수도 있다. 아울러, 이러한 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100) 및 이에 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.Referring to FIG. 1 , a photon-based target detection system 100 according to an embodiment may include an optical signal modulator 110 , a transmitter 120 , a receiver 130 , and a target information calculator 140 . However, the present invention is not limited thereto. For example, the photon-based target detection system 100 may further include a laser diode 103 and a step chirp waveform signal generator 105 . In addition, the photon-based target detection system 100 and each of the components included therein may be implemented in the form of a software module or a hardware module, or a combination of a software module and a hardware module, for example, a computer or a smart device, etc. Each of the components may be electrically connected.

레이저 다이오드(103, Laser Diode)는 광자를 포함하는 광신호를 생성할 수 있다.The laser diode 103 may generate an optical signal including photons.

여기서, 광자(photon)란 가시광선을 포함한 모든 전자기파를 구성하는 양자로서, 빛이나 다른 전자기적 에너지의 입자이다.Here, a photon is a quantum constituting all electromagnetic waves including visible light, and is a particle of light or other electromagnetic energy.

계단 첩 파형 신호 생성부(105)는 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호는 기 설정된 기준에 따라 한 단위로서 취급되는 주파수가 증가 또는 감소하는 연속적인 신호이다. 이때, 계단 첩 파형 신호 생성부(105)는 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호를 연속적으로 생성할 수도 있다.The step chirp waveform signal generator 105 may generate a stepped chirp waveform (SCW) signal. Here, the Stepped Chirp Waveform (SCW) signal is a continuous signal in which a frequency treated as a unit increases or decreases according to a preset criterion. In this case, the step chirp waveform signal generator 105 may continuously generate a stepped chirp waveform (SCW) signal.

일 실시예로서, 계단 첩 파형 신호 생성부(105)는 복수 개의 RF(Radio Frequency) 기반의 전자소자를 통해 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호를 생성할 수 있다As an embodiment, the step chirp waveform signal generator 105 may generate a stepped chirp waveform (SCW) signal through a plurality of radio frequency (RF)-based electronic devices.

보다 상세히, 계단 첩 파형 신호 생성부(105)에서 생성되는 계단 첩 파형(SCW) 신호는 한 버스트(burst) 내에 시간에 따라 주파수가 선형적으로 증가하는 복수 개의 서브-첩(sub-chirp) 파형을 포함하는 신호이며, 이러한 계단 첩 파형(SCW) 신호는 계단 첩 파형(SCW)을 가지지 않는 신호보다 넓은 주파수의 대역폭을 구현하는데 상대적으로 용이하다.In more detail, the step chirp waveform (SCW) signal generated by the step chirp waveform signal generator 105 is a plurality of sub-chirp waveforms whose frequencies are linearly increased with time within one burst. It is a signal including a, and such a step chirp waveform (SCW) signal is relatively easy to implement a wider frequency bandwidth than a signal that does not have a step chirp waveform (SCW).

여기서 버스트(burst)란, 기 설정된 기준에 따라 한 단위로서 취급되는 연속적인 신호(continuous signal)를 의미한다.Here, the burst means a continuous signal treated as a unit according to a preset standard.

아울러, 여기서 첩(또는 처프, chirp)이란, 시간이 지남에 따라 주파수가 증가하거나 또는 감소하는 신호를 의미한다.In addition, here, chirp (or chirp, chirp) means a signal whose frequency increases or decreases over time.

광신호 변조부(110)는 레이저 다이오드(103)로부터 생성된 광자를 포함하는 광신호를 입력 받을 수 있고, 또한 계단 첩 파형 신호 생성부(105)로부터 생성된 계단 첩 파형(SCW) 신호를 입력 받을 수 있다.The optical signal modulator 110 may receive an optical signal including photons generated from the laser diode 103 , and also input a step chirp waveform (SCW) signal generated from the step chirp waveform signal generator 105 . can receive

보다 상세히, 광신호 변조부(110)는 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 광자를 포함하는 광 신호를 변조시킬 수 있다.In more detail, the optical signal modulator 110 multiplies the frequency of a stepped chirp waveform (SCW) signal by a predetermined ratio, and modulates an optical signal including photons based on the frequency-multiplied step chirp waveform signal. can do it

예를 들어, 광신호 변조부(110)는 계단 첩 파형 신호 생성부(105)로부터 입력 받은 계단 첩 파형(SCW) 신호가 1GHz의 주파수 대역폭을 가지고, 광신호 변조부(110)에서 주파수 체배되는 소정의 비율이 4라고 가정하였을 때, 계단 첩 파형(SCW) 신호의 주파수를 소정의 비율인 4에 기초하여 체배하여 계단 첩 파형 신호 생성부(105)로부터 입력 받은 계단 첩 파형(SCW) 신호가 4GHz의 주파수 대역폭을 가지도록 할 수 있다.For example, in the optical signal modulator 110 , the step chirp waveform (SCW) signal input from the step chirp waveform signal generator 105 has a frequency bandwidth of 1 GHz, and is frequency-multiplied by the optical signal modulator 110 . Assuming that the predetermined ratio is 4, the frequency of the step chirp waveform (SCW) signal is multiplied based on the predetermined ratio of 4, and the step chirp waveform (SCW) signal input from the step chirp waveform signal generator 105 is It can be made to have a frequency bandwidth of 4 GHz.

한편, 광신호 변조부(110)는 이중-병렬 마하-젠더 변조기(DPMZM: Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the optical signal modulator 110 may include a dual-parallel Mach-Zehnder modulator (DPMZM), but is not limited thereto.

송신부(120)는 광신호 변조부(110)에서 변조된 광신호를 표적(미도시)에게 송신할 수 있다.The transmitter 120 may transmit the optical signal modulated by the optical signal modulator 110 to a target (not shown).

일 실시예로서, 송신부(120)는 광 커플러(123, Optical coupler), 송신 광 검출기(125, PD: Photo Detector) 및 송신 안테나(127, TX antenna)를 포함할 수 있다. As an embodiment, the transmitter 120 may include an optical coupler 123 (Optical coupler), a transmit optical detector 125 (PD: Photo Detector), and a transmit antenna 127 (TX antenna).

광 커플러(123, Optical coupler)는 광신호 변조부(110)로부터 변조된 광신호를 송신 광 검출기(125)에 전달할 수 있다.The optical coupler 123 may transmit the optical signal modulated from the optical signal modulator 110 to the transmission optical detector 125 .

이때, 광 커플러(123)는 후술할 수신부(130)에게 변조된 광신호를 전달할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the optical coupler 123 may transmit a modulated optical signal to the receiving unit 130 to be described later, but is not limited thereto.

송신 광 검출기(125, PD: Photo Detector)는 광 커플러(123)로부터 전달받은 변조된 광신호를 전기적 신호로 변환할 수 있다.The transmit photo detector 125 (PD: Photo Detector) may convert the modulated optical signal received from the optical coupler 123 into an electrical signal.

송신 안테나(127, TX antenna)는 송신 광 검출기(125)로부터 전달 받은 전기적 신호를 표적(미도시)에 송신할 수 있다.The transmit antenna 127 (TX antenna) may transmit an electrical signal received from the transmit photodetector 125 to a target (not shown).

수신부(130)는 송신부(120)의 송신에 대응해서, 표적(미도시)으로부터 반사된 신호를 수신할 수 있다.The receiver 130 may receive a signal reflected from a target (not shown) in response to the transmission of the transmitter 120 .

일 실시예로서, 수신부(130)는 수신 안테나(131, RX antenna), 증폭기(133, LNA: Low Noise Amplifier), 위상 변조기(135, PM: Phase Modulator), 수신 광 검출기(137, PD: Photo Detector) 및 아날로그-디지털 변환기(139, ADC: Analog-Digital Converter)를 포함할 수 있다.As an embodiment, the receiving unit 130 includes a receiving antenna 131 (RX antenna), an amplifier (133, LNA: Low Noise Amplifier), a phase modulator (135, PM: Phase Modulator), and a receiving photodetector (137, PD: Photo). Detector) and an analog-to-digital converter (139, ADC: Analog-Digital Converter).

수신 안테나(131, RX antenna)는 표적(미도시)으로부터 반사된 신호를 수신할 수 있다.The receiving antenna 131 (RX antenna) may receive a signal reflected from a target (not shown).

증폭기(133, LNA: Low Noise Amplifier)는 수신 안테나(131)로부터 전달받은 신호(표적으로부터 반사된 신호)를 증폭시킬 수 있다. 예컨대 증폭기(133)는 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)를 포함할 수 있으며, 이 경우 수신 안테나(131)로부터 전달받은 신호(표적으로부터 반사된 신호)의 노이즈(noise)가 저감될 수 있고 신호는 증폭될 수 있다.The amplifier 133 (LNA: Low Noise Amplifier) may amplify a signal (a signal reflected from a target) received from the reception antenna 131 . For example, the amplifier 133 may include a low noise amplifier (LNA). In this case, the noise of the signal (reflected signal from the target) transmitted from the receiving antenna 131 may be reduced and the signal can be amplified.

위상 변조기(135, PM: Phase Modulator)는 증폭기(133, LNA)로부터 전달받은 신호의 위상을 변조시킬 수 있다.The phase modulator 135 (PM) may modulate the phase of the signal received from the amplifier 133 (LNA).

수신 광 검출기(137, PD: Photo Detector)는 위상 변조기(135)로부터 전달받은 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있다.The reception photodetector 137 (PD: Photo Detector) may convert the signal received from the phase modulator 135 into an electrical signal.

한편, 위상 변조기(135)는 광 커플러(123)로부터 변조된 광신호를 전달 받고, 전달 받은 변조된 광신호를 수신 광 검출기(137)에 전달할 수 있으며, 이때 수신 광 검출기(137)는 전달받은 변조된 광신호를 검출하여 전기적 신호로 변환할 수 있다.Meanwhile, the phase modulator 135 may receive the modulated optical signal from the optical coupler 123 and transmit the received modulated optical signal to the reception optical detector 137 , in which case the reception optical detector 137 receives the received optical signal. A modulated optical signal may be detected and converted into an electrical signal.

아날로그-디지털 변환기(139, ADC: Analog-Digital Converter)는 수신 광 검출기(137)로부터 전기적 신호를 전달 받아, 전달받은 전기적 신호를 디지털 신호로 변환시킬 수 있으며, 변환된 디지털 신호를 후술할 표적 정보 산출부(140)에 전달할 수 있다.An analog-to-digital converter (ADC: Analog-Digital Converter) may receive an electrical signal from the reception photodetector 137 and convert the received electrical signal into a digital signal, and the converted digital signal may be used as target information to be described later. It can be transmitted to the calculator 140 .

보다 상세히, 아날로그-디지털 변환기(139)는 수신 광 검출기(137)로부터 광 커플러(123)를 통해 전달 받은 변조된 광신호에 대한 전기적 신호와 송신부(120)의 송신에 대응해서, 표적으로부터 반사된 신호에 대한 전기적 신호를 전달 받을 수 있다. 또한, 아날로그-디지털 변환기(139)는 전달 받은 전기적 신호 각각을 디지털 신호로 변환시켜 표적 정보 산출부(140)에 전달할 수 있다.In more detail, the analog-to-digital converter 139 corresponds to the transmission of the electrical signal for the modulated optical signal received from the reception optical detector 137 through the optical coupler 123 and the transmission unit 120, reflected from the target. It is possible to receive an electrical signal for the signal. Also, the analog-to-digital converter 139 may convert each received electrical signal into a digital signal and transmit it to the target information calculating unit 140 .

표적 정보 산출부(140)는 수신부(130)로부터 수신된 신호(아날로그-디지털 변환기(139)로부터 수신된 신호일 수 있음)를 고려해서 표적(미도시)에 관한 정보를 산출할 수 있다.The target information calculating unit 140 may calculate information about the target (not shown) in consideration of the signal received from the receiving unit 130 (which may be the signal received from the analog-to-digital converter 139 ).

보다 상세히, 표적 정보 산출부(140)는 아날로그-디지털 변환기(139)로부터 수신한 변조된 광신호에 대한 디지털 신호와 송신부(120)의 송신에 대응해서, 표적으로부터 반사된 신호에 대한 디지털 신호를 비교하는 것에 기초하여 표적의 정보를 산출할 수 있다.In more detail, the target information calculator 140 generates a digital signal for the modulated optical signal received from the analog-to-digital converter 139 and a digital signal for the signal reflected from the target in response to the transmission of the transmitter 120 . Based on the comparison, information on the target can be calculated.

이때, 표적의 정보는 표적의 속도, 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)으로부터 표적까지의 거리 및 표적의 외관에 관한 영상 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the target information may include at least one of information about the speed of the target, the distance from the photon-based target detection system 100 to the target, and an image regarding the appearance of the target, but is not limited thereto.

도 2는 일 실시예에 따른 계단 첩 파형 신호 생성부(105)에서 생성되는 계단 첩 파형 신호를 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a step chirp waveform signal generated by the step chirp waveform signal generator 105 according to an exemplary embodiment.

도 2에 도시된 바와 같이 계단 첩 파형 신호 생성부(105)에서 생성되는 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호는 한 버스트(burst) 내에 시간에 따라 주파수가 선형적으로 증가하는 복수 개의 서브-첩(sub-chirp) 파형을 포함하는 신호이다.As shown in FIG. 2 , a stepped chirp waveform (SCW) signal generated by the step chirp waveform signal generator 105 includes a plurality of sub-steps whose frequencies are linearly increased with time within one burst. - A signal containing a sub-chirp waveform.

이때, RF(Radio Frequency) 기반의 전자소자 1개만으로는 주파수 대역폭을 넓히는데 시간이나 비용면에서 어려움이 발생할 수 있지만, 일 실시예에 따른 계단 첩 파형 신호 생성부(105)는 복수 개의 RF(Radio Frequency) 기반의 전자소자를 통해 계단 첩 파형(SCW) 신호를 생성할 수 있으므로 시간이나 비용 또는 제작측면에서 용이하게 사용자가 원하는 주파수 대역폭으로 넓힐 수 있다.In this case, it may be difficult in terms of time or cost to widen the frequency bandwidth with only one RF (Radio Frequency)-based electronic device. Frequency)-based electronic device can generate a step chirp waveform (SCW) signal, so it can be easily expanded to a frequency bandwidth desired by a user in terms of time, cost, or production.

또한, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)은 계단 첩 파형 신호를 사용함에 따라 시간이나 비용 또는 제작측면에서 용이하게 사용자가 원하는 주파수 대역폭으로 넓힐 수 있음으로써 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)을 통해 산출되는 표적 영상의 해상도가 높아질 수 있다.In addition, the photon-based target detection system 100 according to an embodiment can be easily expanded to a frequency bandwidth desired by a user in terms of time, cost, or production by using a step chirp waveform signal, so that the photon-based target detection system The resolution of the target image calculated through (100) may be increased.

도 3은 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)에서 사용하는 신호 대역폭에 따른 표적 영상의 해상도를 비교한 도면이다.3 is a diagram comparing the resolution of a target image according to a signal bandwidth used in the photon-based target detection system 100 according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100, 또는 광자 기반 레이다 시스템)에서 사용되는 신호의 주파수 대역폭이 증가할수록 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100, 또는 광자 기반 레이다 시스템)을 통해 생성되는 표적의 영상(예컨대 표적의 외곽에 대한 영상일 수 있음)의 해상도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , as the frequency bandwidth of a signal used in the photon-based target detection system 100 or the photon-based radar system according to an embodiment increases, the photon-based target detection system 100 according to an embodiment Alternatively, it may be confirmed that the resolution of the target image (eg, the image of the outside of the target) generated through the photon-based radar system is increased.

보다 상세하게, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100, 또는 광자 기반 레이다 시스템)에서 사용되는 신호의 주파수 대역폭이 0.5GHz인 경우를 살펴보면 표적(여기서, 표적은 드론(drone)임) 영상의 해상도가 낮기 때문에 표적(드론)의 형상을 제대로 확인할 수 없는 것을 알 수 있다.In more detail, if a frequency bandwidth of a signal used in the photon-based target detection system 100 or a photon-based radar system according to an embodiment is 0.5 GHz, the target (here, the target is a drone) It can be seen that the shape of the target (drone) cannot be properly checked because the resolution of the image is low.

하지만, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100, 또는 광자 기반 레이다 시스템)에서 사용되는 신호의 주파수 대역폭이 2GHz인 경우를 살펴보면 표적(드론) 영상의 해상도가 주파수 대역폭이 0.5GHz일 경우보다 높아짐에 따라, 표적의 형상을 볼 수 있는 것을 확인할 수 있다. However, when the frequency bandwidth of the signal used in the photon-based target detection system 100 or the photon-based radar system according to an embodiment is 2 GHz, when the resolution of the target (drone) image is 0.5 GHz, the frequency bandwidth is 0.5 GHz As it becomes higher, it can be confirmed that the shape of the target can be seen.

특히, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100, 또는 광자 기반 레이다 시스템)에서 사용되는 신호의 주파수 대역폭이 8GHz인 경우와 사용되는 신호의 주파수 대역폭이 0.5GHz, 2GHz 및 4GHz인 경우를 비교하였을 때, 사용되는 신호의 주파수 대역폭이 8GHz인 경우의 표적(드론) 영상의 해상도가 제일 높은 것을 확인할 수 있다.In particular, the case where the frequency bandwidth of the signal used in the photon-based target detection system (100, or the photon-based radar system) according to an embodiment is 8 GHz and the case where the frequency bandwidth of the signal used is 0.5 GHz, 2 GHz, and 4 GHz In comparison, it can be seen that the resolution of the target (drone) image is the highest when the frequency bandwidth of the signal used is 8 GHz.

이에 대하여, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)은 계단 첩 파형 신호 생성부(105)에서 생성된 계단 첩 주파수 파형(SCW) 신호를 사용함으로써, 계단 첩 주파수 파형(SCW)을 가지지 않는 연속적인 파형(CW) 신호보다 넓은 주파수의 대역폭을 구현하는데 상대적으로 용이하며, 더 나아가 광신호 변조부(110)에서 계단 첩 주파수 파형(SCW)을 가지는 신호의 주파수를 소정의 비율로 주파수 체배함으로써 계단 첩 주파수 파형(SCW) 신호의 주파수 대역폭을 보다 크게 조정할 수 있다. In contrast, the photon-based target detection system 100 according to an embodiment uses the step chirp frequency waveform (SCW) signal generated by the step chirp waveform signal generator 105 to generate a step chirp frequency waveform (SCW). It is relatively easy to implement a wider frequency bandwidth than a continuous waveform (CW) signal that does not have, and furthermore, the optical signal modulator 110 adjusts the frequency of the signal having the step chirp frequency waveform (SCW) at a predetermined ratio. By multiplying, the frequency bandwidth of the step chirp frequency waveform (SCW) signal can be adjusted to be larger.

따라서, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)은 계단 첩 주파수 파형(SCW) 신호를 사용함으로써 주파수 대역폭을 크게 조정하여, 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100, 또는 광자 기반 레이다 시스템)에서 획득하는 표적의 영상의 해상도가 높아지도록 할 수 있다.Therefore, the photon-based target detection system 100 according to an embodiment greatly adjusts the frequency bandwidth by using a step chirp frequency waveform (SCW) signal, and the photon-based target detection system 100 (or photon-based radar system) It is possible to increase the resolution of the image of the target acquired in

도 4는 일 실시예에 따른 표적 탐지 방법에 대한 예시적인 순서도이다. 도 4에 도시된 표적 탐지 방법은 도 1에 도시된 광자 기반의 표적 탐지 시스템 (100)에 의해 수행 가능하다. 아울러, 도 4에 도시된 표적 탐지 방법은 예시적인 것에 불과하다.4 is an exemplary flowchart of a method for detecting a target according to an embodiment. The target detection method shown in FIG. 4 can be performed by the photon-based target detection system 100 shown in FIG. 1 . In addition, the target detection method illustrated in FIG. 4 is merely exemplary.

도 4를 참조하면, 광신호 변조부(110)는 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 광자를 포함하는 광신호를 변조할 수 있다(단계 S10).Referring to FIG. 4 , the optical signal modulator 110 multiplies the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio, and the optical signal including photons based on the frequency-multiplied Stepped Chirp Waveform signal. The signal can be modulated (step S10).

보다 상세히, 광신호 변조부(110)는 레이저 다이오드(103, Laser Diode)로부터 생성된 광자를 포함하는 광신호와 계단 첩 파형 신호 생성부(105)로부터 생성된 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호를 입력 받을 수 있다. In more detail, the optical signal modulator 110 includes an optical signal including photons generated from the laser diode 103 and a stepped chirp waveform (SCW) generated from the step chirp waveform signal generator 105 . ) signal can be input.

여기서, 광자(photon)란 가시광선을 포함한 모든 전자기파를 구성하는 양자로서, 빛이나 다른 전자기적 에너지의 입자이다.Here, a photon is a quantum constituting all electromagnetic waves including visible light, and is a particle of light or other electromagnetic energy.

이때, 광신호 변조부(110)는 계단 첩 파형 신호 생성부(105)로부터 입력 받은 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 레이저 다이오드(103)로부터 입력 받은 광신호를 변조할 수 있다.At this time, the optical signal modulator 110 multiplies the frequency of the stepped chirp waveform (SCW) signal input from the step chirp waveform signal generator 105 by a predetermined ratio, and the frequency-multiplied step chirp waveform signal It is possible to modulate the optical signal input from the laser diode 103 based on the

송신부(120)는 광신호 변조부(110)로부터 변조된 광신호를 입력 받아 표적(미도시)에 송신할 수 있다(단계 S20).The transmitter 120 may receive the optical signal modulated from the optical signal modulator 110 and transmit it to a target (not shown) (step S20 ).

보다 상세히, 송신부(120)의 광 커플러(123, Optical Coupler)는 광신호 변조부(110)로부터 변조된 광신호를 입력 받고, 송신 광 검출기(125, PD: Photo Detector)는 광 커플러(123)로부터 전달 받은 변조된 광신호를 전기적 신호로 변환하고, 송신 안테나(127, TX antenna)는 송신 광 검출기(125)로부터 전달 받은 전기적 신호를 표적에 송신할 수 있다.In more detail, the optical coupler 123 (Optical Coupler) of the transmission unit 120 receives the modulated optical signal from the optical signal modulator 110, and the transmission optical detector 125 (PD: Photo Detector) is the optical coupler 123. Converts the modulated optical signal received from the electric signal, and the transmit antenna 127 (TX antenna) may transmit the electric signal received from the transmit photodetector 125 to the target.

수신부(130)는 송신부(120)의 송신에 대응해서, 표적으로부터 반사된 신호를 수신할 수 있다(단계 S30).The receiver 130 may receive a signal reflected from the target in response to the transmission of the transmitter 120 (step S30).

보다 상세하게, 수신부(130)의 수신 안테나(131, RX antenna)는 표적으로부터 반사된 신호를 수신하고, 증폭기(133, LNA)는 수신 안테나(131)로부터 전달 받은 신호(표적으로부터 반사된 신호)의 노이즈는 저감하고 신호는 증폭시켜 수신 광 검출기(137, PD: Photo Detector)에 전달하고, 수신 광 검출기(137)는 증폭기(133)로부터 전달받은 신호를 전기적 신호로 변환시킬 수 있다. 또한, 아날로그-디지털 변환기(139, ADC)는 수신 광 검출기(137)로부터 전달 받은 신호를 디지털 신호로 변환시켜 표적 정보 산출부(140)에 전달할 수 있다.In more detail, the receiving antenna (131, RX antenna) of the receiving unit 130 receives the signal reflected from the target, and the amplifier (133, LNA) receives the signal transmitted from the receiving antenna 131 (the signal reflected from the target) noise is reduced and the signal is amplified and transmitted to the receiving photodetector 137 (PD: Photo Detector), and the receiving photodetector 137 may convert the signal received from the amplifier 133 into an electrical signal. Also, the analog-to-digital converter 139 (ADC) may convert the signal received from the reception photodetector 137 into a digital signal and transmit it to the target information calculator 140 .

보다 상세히, 아날로그-디지털 변환기(139)는 수신 광 검출기(137)로부터 광 커플러(123)를 통해 전달 받은 변조된 광신호에 대한 전기적 신호와 송신부(120)의 송신에 대응해서, 표적으로부터 반사된 신호에 대한 전기적 신호를 전달 받아 전달 받은 전기적 신호 각각을 디지털 신호로 변환시켜 표적 정보 산출부(140)에 전달할 수 있다.In more detail, the analog-to-digital converter 139 corresponds to the transmission of the electrical signal for the modulated optical signal received from the reception optical detector 137 through the optical coupler 123 and the transmission unit 120, reflected from the target. It is possible to receive an electrical signal for the signal, convert each of the received electrical signals into a digital signal, and transmit the received electrical signal to the target information calculating unit 140 .

표적 정보 산출부(140)는 수신부(130)에서 수신된 신호를 고려해서 표적에 관한 정보를 산출할 수 있다(단계 S40).The target information calculating unit 140 may calculate information about the target in consideration of the signal received by the receiving unit 130 (step S40).

보다 상세히, 표적 정보 산출부(140)는 아날로그-디지털 변환기(139)로부터 수신한 변조된 광신호에 대한 디지털 신호와 송신부(120)의 송신에 대응해서, 표적으로부터 반사된 신호에 대한 디지털 신호를 비교하는 것에 기초하여 표적의 정보를 산출할 수 있다.In more detail, the target information calculator 140 generates a digital signal for the modulated optical signal received from the analog-to-digital converter 139 and a digital signal for the signal reflected from the target in response to the transmission of the transmitter 120 . Based on the comparison, information on the target can be calculated.

이때, 표적에 관한 정보는 표적의 속도, 광자 기반의 표적 탐지 시스템(100)으로부터 표적까지의 거리 및 표적의 외관에 관한 영상 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the information about the target may include information about at least one of the speed of the target, the distance from the photon-based target detection system 100 to the target, and the image regarding the appearance of the target, but is not limited thereto.

이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템은 계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하여 사용함으로써 계단 첩 파형(SCW)을 가지지 않는 일반 신호(예컨대 연속적인 파형을 가지는 신호일 수 있음(CW: Continuous wave))를 사용할 때보다 넓은 주파수 대역폭을 구현하는데 상대적으로 용이하다.As described above, the photon-based target detection system according to an embodiment multiplies the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio and uses a general that does not have a Stepped Chirp Waveform (SCW). It is relatively easy to implement a wider frequency bandwidth than when using a signal (eg, a signal having a continuous waveform (CW: continuous wave)).

또한, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템은 넓은 주파수 대역폭을 상대적으로 용이하게 구현할 수 있음에 따라 넓은 주파수 대역폭을 사용하여 광자 기반의 표적 탐지 시스템을 통해 획득한 표적의 외곽에 관한 영상의 해상도가 높아질 수 있고, 이에 따라 RCS(Radar Cross Section)가 낮은 스텔스 표적 탐지 및 고해상도 이미징 탐지 등을 수행할 수 있다.In addition, since the photon-based target detection system according to an embodiment can relatively easily implement a wide frequency bandwidth, the image of the periphery of the target obtained through the photon-based target detection system using the wide frequency bandwidth The resolution may be increased, and accordingly, stealth target detection having a low radar cross section (RCS), high-resolution imaging detection, and the like may be performed.

또한, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템은 순시 대역폭(instantaneous bandwidth)이 작은 계단 첩 파형(SCW) 신호를 사용함에 따라 표적으로부터 반사된 신호의 신호대잡음비율(Signal to Noise)과 수신감도 등이 향상될 수 있다.In addition, as the photon-based target detection system according to an embodiment uses a step chirp waveform (SCW) signal having a small instantaneous bandwidth, the signal to noise ratio of the signal reflected from the target and the reception sensitivity etc. can be improved.

또한, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템(또는 광자 기반 레이다 시스템)은 광자 기반으로 동작되지 않는 일반 표적 탐지 시스템(또는 레이다 시스템)보다 무게, 효율, 시스템의 안정도, 탐지속도 및 해상도 측면 등이 개선될 수 있다.In addition, the photon-based target detection system (or photon-based radar system) according to an embodiment is heavier than a general target detection system (or radar system) that does not operate based on photons, in terms of weight, efficiency, system stability, detection speed, and resolution etc. can be improved.

또한, 일 실시예에 따른 광자 기반의 표적 탐지 시스템은 군수분야뿐만 아니라 민수분야로의 다양한 응용이 가능하여 군사 선진국 중심으로 연구 개발이 활발히 진행되고 있는 미래 발전적인 기술 분야에서 사용될 수 있다.In addition, the photon-based target detection system according to an embodiment can be applied in various fields as well as in the civil field as well as in the military field, so that it can be used in the field of future advanced technology where research and development are actively being conducted centered on military advanced countries.

한편, 이러한 일 실시예에 따른 방법은 이러한 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현 가능하고, 또한 이러한 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체의 형태로 구현 가능하다.On the other hand, the method according to this embodiment can be implemented in the form of a computer program stored in a computer-readable recording medium programmed to perform each step of the method, and also includes a computer program programmed to perform each step of the method. It can be implemented in the form of a computer-readable recording medium for storing.

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.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential quality of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention 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 invention.

100: 광자 기반의 표적 탐지 시스템
103: 레이저 다이오드
105: 계단 첩 파형 신호 생성부
110: 광신호 변조부
120: 송신부
130: 수신부
140: 표적 정보 산출부
100: photon-based target detection system
103: laser diode
105: step chirp waveform signal generation unit
110: optical signal modulator
120: transmitter
130: receiver
140: target information calculation unit

Claims (11)

광자를 포함하는 광신호를 생성하는 레이저 다이오드;
계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 상기 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 상기 레이저 다이오드로부터 제공되는 상기 광신호를 변조하는 광신호 변조부;
상기 변조된 광신호를 표적에게 송신하는 송신부;
상기 송신에 대응해서 상기 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신부; 및
상기 수신된 신호를 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 표적 정보 산출부를 포함하는
광자 기반의 표적 탐지 시스템.
a laser diode for generating an optical signal including photons;
an optical signal modulator for multiplying the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio and modulating the optical signal provided from the laser diode based on the frequency-multiplied Stepped Chirp Waveform signal;
a transmitter for transmitting the modulated optical signal to a target;
a receiver configured to receive a signal reflected from the target in response to the transmission; and
Comprising a target information calculation unit for calculating information about the target in consideration of the received signal
Photon-based target detection system.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 계단 첩 파형 신호를 생성해서 상기 광신호 변조부에게 제공하는 계단 첩 파형 신호 생성부를 더 포함하는
광자 기반의 표적 탐지 시스템.
The method of claim 1,
Further comprising a step chirp waveform signal generator for generating the step chirp waveform signal and providing it to the optical signal modulator
Photon-based target detection system.
제 1 항에 있어서,
상기 광신호 변조부는,
이중-병렬 마하-젠더 변조기(DPMZM: Dual-Parallel Mach-Zehnder modulator)
를 포함하는
광자 기반의 표적 탐지 시스템.
The method of claim 1,
The optical signal modulator,
Dual-Parallel Mach-Zehnder modulator (DPMZM)
containing
Photon-based target detection system.
제 1 항에 있어서,
상기 표적에 관한 정보는,
상기 표적의 속도, 상기 광자 기반의 표적 탐지 시스템으로부터 상기 표적까지의 거리 및 상기 표적의 외관에 관한 영상 중 적어도 하나를 포함하는
광자 기반의 표적 탐지 시스템.
The method of claim 1,
Information about the target,
comprising at least one of an image relating to the speed of the target, the distance from the photon-based target detection system to the target, and the appearance of the target
Photon-based target detection system.
제 1 항에 있어서,
상기 수신부는,
상기 송신부로부터 상기 변조된 광신호를 전달 받고,
상기 표적 정보 산출부는,
상기 수신부에서 전달 받은 상기 변조된 광신호를 추가적으로 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는
광자 기반의 표적 탐지 시스템.
The method of claim 1,
The receiving unit,
receiving the modulated optical signal from the transmitter,
The target information calculation unit,
calculating information about the target by additionally considering the modulated optical signal received from the receiver
Photon-based target detection system.
광자 기반의 표적 탐지 시스템을 통해 수행되는 표적 탐지 방법으로서,
레이저 다이오드를 통해 광자를 포함하는 광신호를 생성하는 단계와,
계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 상기 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 상기 레이저 다이오드로부터 제공되는 상기 광신호를 변조하는 단계와,
상기 변조된 광신호를 표적에게 송신하는 단계와,
상기 송신에 대응해서 상기 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 단계와,
상기 수신된 신호를 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 단계를 포함하는
표적 탐지 방법.
As a target detection method performed through a photon-based target detection system,
generating an optical signal comprising photons through a laser diode;
Multiplying the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio, and modulating the optical signal provided from the laser diode based on the frequency-multiplied Stepped Chirp Waveform signal;
transmitting the modulated optical signal to a target;
receiving a signal reflected from the target in response to the transmission;
Comprising the step of calculating information about the target in consideration of the received signal
target detection method.
제 7 항에 있어서,
상기 표적에 관한 정보는,
상기 표적의 속도, 상기 광자 기반의 표적 탐지 시스템으로부터 상기 표적까지의 거리 및 상기 표적의 외관에 관한 영상 중 적어도 하나를 포함하는
표적 탐지 방법.
8. The method of claim 7,
Information about the target,
comprising at least one of an image relating to the speed of the target, the distance from the photon-based target detection system to the target, and the appearance of the target
target detection method.
제 7 항에 있어서,
상기 표적에 관한 정보를 산출하는 단계는,
상기 변조된 광신호를 추가적으로 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는
표적 탐지 방법.
8. The method of claim 7,
Calculating the information about the target comprises:
calculating information about the target by additionally considering the modulated optical signal
target detection method.
컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
레이저 다이오드를 통해 광자를 포함하는 광신호를 생성하는 단계와,
계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 상기 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 상기 레이저 다이오드로부터 제공되는 상기 광신호를 변조하는 단계와,
상기 변조된 광신호를 표적에게 송신하는 단계와,
상기 송신에 대응해서 상기 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 단계와,
상기 수신된 신호를 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
As a computer-readable recording medium storing a computer program,
The computer program, when executed by a processor,
generating an optical signal comprising photons through a laser diode;
Multiplying the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio, and modulating the optical signal provided from the laser diode based on the frequency-multiplied Stepped Chirp Waveform signal;
transmitting the modulated optical signal to a target;
receiving a signal reflected from the target in response to the transmission;
Including instructions for causing the processor to perform a method comprising calculating information about the target in consideration of the received signal
computer readable recording medium.
컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
레이저 다이오드를 통해 광자를 포함하는 광신호를 생성하는 단계와,
계단 첩 파형(SCW: Stepped Chirp Waveform) 신호의 주파수를 소정의 비율로 체배하고, 상기 주파수 체배된 계단 첩 파형 신호에 기초해서 상기 레이저 다이오드로부터 제공되는 상기 광신호를 변조하는 단계와,
상기 변조된 광신호를 표적에게 송신하는 단계와,
상기 송신에 대응해서 상기 표적으로부터 반사된 신호를 수신하는 단계와,
상기 수신된 신호를 고려해서 상기 표적에 관한 정보를 산출하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
컴퓨터 프로그램.
As a computer program stored in a computer-readable recording medium,
The computer program, when executed by a processor,
generating an optical signal comprising photons through a laser diode;
Multiplying the frequency of a Stepped Chirp Waveform (SCW) signal by a predetermined ratio, and modulating the optical signal provided from the laser diode based on the frequency-multiplied Stepped Chirp Waveform signal;
transmitting the modulated optical signal to a target;
receiving a signal reflected from the target in response to the transmission;
Including instructions for causing the processor to perform a method comprising calculating information about the target in consideration of the received signal
computer program.
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