KR102403181B1 - 바이스태틱 레이더 시스템의 송신기의 포지션을 결정하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
바이스태틱 레이더 시스템은 송신기, 알려진 제1 포지션에 있는 타겟, 알려진 제2 포지션에 있는 수신기, 및 송신기 포지션 결정 유닛을 포함할 수 있다. 수신기는, 송신기로부터 송신되고 타겟으로부터 반사되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들을 수신하도록 구성된다. 수신기는, 송신기로부터 송신된 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들을 수신하도록 구성된다. 송신기 포지션 결정 유닛은, 알려진 제1 포지션과 알려진 제2 포지션 사이의 거리의 결정, 및 수신기에 의해 수신되는, 반사된 레이더 신호(들)와 직접 레이더 신호(들) 사이의 제1 각도차의 결정에 기초하여, 송신기의 포지션을 결정하도록 구성된다.
Description
[0001] 본 개시물의 실시예들은 일반적으로 레이더 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 라디오 검출 및 레인징(레이더) 시스템들은 일반적으로, 물체들의 범위, 고도, 방향 및/또는 속도를 결정하기 위해 라디오파들을 사용한다. 레이더 시스템들은 항공기, 선박들, 운송수단(vehicle)들, 유도 미사일들, 날씨, 지형 등을 검출하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 레이더 송신기 또는 일루미네이터는 안테나를 포함하고, 이 안테나는, 물체에 부딪히고 그로부터 반사되는 라디오파들 또는 마이크로파들의 펄스들을 송신한다. 반사파의 에너지의 일부분이 레이더 수신기의 안테나에 의해 수신된다.
[0003] 모노스태틱 레이더 시스템에서는, 송신기와 수신기가 동일한 포지션에 위치된다(즉, 나란히 놓인다). 그에 반해서, 바이스태틱 레이더 시스템은 분리된 별개의 포지션들에 있는 송신기 및 수신기를 포함한다. 예컨대, 바이스태틱 레이더 시스템의 송신기와 수신기는 수백 마일만큼 분리될 수 있다.
[0004] 바이스태틱 레이더 시스템이 동작하도록 하기 위하여, 송신기와 수신기 중 어느 하나가 움직이고 있든지 또는 그렇지 않든지 간에, 송신기와 수신기 둘 다의 위치들이 알려진다. 예컨대, 공수(airborne) 애플리케이션들에서는, 송신기와 수신기 둘 다가 움직이고 있을 경우(예컨대, 항공기에 탑재중일 때), 송신기와 수신기 둘 다의 포지션들이 빈번히 업데이팅된다. 일단 송신기 및 수신기의 포지션들이 알려지면, 레이더 시스템의 범위 내의 알려지지 않은 타겟들의 포지션들이 결정될 수 있다.
[0005] 인식될 수 있는 바와 같이, 알려진 바이스태틱 레이더 시스템이 적절하게 기능하도록 하기 위하여, 송신기와 수신기는 포지션 정보를 제공하기 위해 서로 또는 원격 제어 센터와 통신한다. 그래서, 송신기와 수신기는 이러한 알려진 바이스태틱 레이더 시스템에서 서로 협력한다. 그러나, 송신기와 수신기 사이에 통신 시스템을 제공하는 것은, 레이더 시스템의 비용 및 복잡성을 증가시킨다. 추가로, 통신 시스템이 오작동하거나 또는 작동불가일 경우, 전체 레이더 시스템이 또한 작동불가이다.
[0006] 부가하여, 송신기와 수신기가 분리된 별개의 엔티티들에 의해 제어되는 경우, 시스템은 동작하지 않을 수도 있다. 예컨대, 레이더 송신기가 제1 엔티티, 예컨대 정부에 의해 제어되는 또는 소유되는 항공기에 탑재중일 수 있는 반면에, 레이더 수신기는 분리된 별개의 엔티티에 의해 제어되는 또는 소유되는 항공기에 탑재중일 수 있으며, 이러한 분리된 별개의 엔티티는 제1 엔티티와 협력적 또는 우호적일 수 있거나, 또는 협력적 또는 우호적이지 않을 수 있다. 이러한 시나리오에서는, 송신기가 수신기와 통신할 수 없을 수 있고, 이로써 이는 수신기가, 송신기를 포함하는 바이스태틱 레이더 시스템을 활용하지 못하게 막는다.
[0007] 본 개시물의 특정 실시예들은, 초기에 알려지지 않은 포지션에 있는 송신기, 알려진 제1 포지션에 있는 타겟, 알려진 제2 포지션에 있는 수신기, 및 송신기 포지션 결정 유닛을 포함할 수 있는 바이스태틱 레이더 시스템을 제공한다. 수신기는, (a) 송신기로부터 송신되고 타겟으로부터 반사되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들, 및 (b) 송신기로부터 송신된 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들을 수신하도록 구성된다. 송신기 포지션 결정 유닛은, 알려진 제1 포지션과 알려진 제2 포지션 사이의 거리의 결정, 및 수신기에 의해 수신되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들과 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 사이의 제1 각도차의 결정에 기초하여, 송신기의 포지션을 결정하도록 구성된다. 송신기, 타겟, 및 수신기 각각은 움직일 수 있거나, 또는 포지션에 고정될 수 있다.
[0008] 적어도 하나의 실시예에서, 송신기는 송신기의 포지션을 통신하는 것을 삼간다. 적어도 하나의 실시예에서, 수신기는 송신기 포지션 결정 유닛을 포함한다.
[0009] 송신기 포지션 결정 유닛은, 반사된 레이더 신호(들) 또는 직접 레이더 신호(들)가 수신기에 의해 수신되는 제1 시간(T1)과, 반사된 레이더 신호(들) 또는 직접 레이더 신호(들) 중 다른 것이 수신기에 의해 수신되는 제2 시간(T2) 사이의 시간차를 측정함으로써 바이스태틱 범위차를 결정하도록 구성될 수 있다. 송신기 포지션 결정 유닛은, 시간차를 광속과 곱함으로써, 시간차를 바이스태틱 범위차로 변환하도록 구성될 수 있다.
[0010] 송신기는 타겟으로부터 제1 선형 거리(S1)만큼 분리될 수 있다. 타겟은 수신기로부터 제2 선형 거리(S2)만큼 분리될 수 있다. 수신기는 송신기로부터 제3 선형 거리(S3)만큼 분리될 수 있다. 송신기 포지션 결정 유닛은, S1 + S2 - S3 = C*(T1-T2)와 같이, 제1 거리, 제2 거리, 및 제3 거리를 제1 시간 및 제2 시간에 관련시키도록 구성될 수 있는데, C는 광속이다. 송신기 포지션 결정 유닛은 K = S1 - S3를 결정하도록 구성될 수 있고, 따라서 K = C * (T1-T2) - S2이다. 송신기 포지션 결정 유닛은 제3 거리를 S3 = (S2 2 - K2)/(2S2cosθ1 + 2K)와 같이 결정하도록 구성될 수 있다. 제3 거리(S3)의 결정이 송신기의 포지션을 제공한다.
[0011] 적어도 하나의 실시예에서, 송신기 포지션 결정 유닛은, 송신기로부터 타겟 쪽으로 송신되는 메인 빔과 송신기로부터 수신기 쪽으로 송신되는 사이드로브 사이의 제2 각도차를 결정하도록 구성될 수 있다. 송신기 포지션 결정 유닛은, 송신기의 결정된 포지션의 정확성을 결정하기 위해 제2 각도차를 사용할 수 있다.
[0012] 또한, 송신기 포지션 결정 유닛은, 수신기에 대한 송신기의 제1 엘리베이션(elevation) 또는 수신기에 대한 타겟의 제2 엘리베이션 중 하나 또는 둘 다를 결정하도록 구성될 수 있다.
[0013] 본 개시물의 특정 실시예들은, 타겟의 제1 포지션을 표시하는 타겟 포지션 데이터를 송신기 포지션 결정 유닛에 제공하는 단계, 수신기의 제2 포지션을 표시하는 수신기 포지션 데이터를 송신기 포지션 결정 유닛에 제공하는 단계, 수신기를 이용하여, 송신기로부터 송신되고 타겟으로부터 반사되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들을 수신하는 단계, 수신기를 이용하여, 송신기로부터 송신된 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들을 수신하는 단계, 및 송신기 포지션 결정 유닛을 이용하여, 제1 포지션과 제2 포지션 사이의 거리, 및 반사된 레이더 신호(들)와 직접 레이더 신호(들) 사이의 제1 각도차에 기초하여, 송신기의 제3 포지션을 결정하는 단계를 포함할 수 있는 바이스태틱 레이더 방법을 제공한다.
[0014] 본 개시물의 특정 실시예들은, 각각 타겟과 수신기의 알려진 제1 포지션과 알려진 제2 포지션 사이의 거리의 결정, 및 (a) 반사기로부터 반사되고 수신기에 의해 수신되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들과 (b) 수신기에 의해 직접 수신된 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 사이의 제1 각도차의 결정에 기초하여, 송신기의 포지션을 결정하도록 구성된 송신기 포지션 결정 유닛을 포함할 수 있는 바이스태틱 레이더 시스템을 제공한다.
[0015] 도 1은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0016] 도 2는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 송신기의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0017] 도 3은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 수신기의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0018] 도 4는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0019] 도 5는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0020] 도 6은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0021] 도 7은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0022] 도 8은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0023] 도 9는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0024] 도 10은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0025] 도 11은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0026] 도 12는 본 개시물의 실시예에 따라, 바이스태틱 레이더 시스템의 송신기의 포지션을 결정하는 방법의 흐름도를 예시한다.
[0016] 도 2는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 송신기의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0017] 도 3은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 수신기의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0018] 도 4는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0019] 도 5는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0020] 도 6은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0021] 도 7은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0022] 도 8은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0023] 도 9는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0024] 도 10은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0025] 도 11은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템의 단순화된 개략도를 예시한다.
[0026] 도 12는 본 개시물의 실시예에 따라, 바이스태틱 레이더 시스템의 송신기의 포지션을 결정하는 방법의 흐름도를 예시한다.
[0027] 앞선 요약, 뿐만 아니라 특정 실시예들의 하기의 상세한 설명은, 첨부된 도면들과 함께 읽힐 때 더욱 잘 이해될 것이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 단수형으로 나열되고 단수 표현으로 시작되는 엘리먼트 또는 단계는, 복수의 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않는 것으로서(이러한 배제가 명시적으로 진술되지 않는 한) 이해되어야 한다. 추가로, "일 실시예"에 대한 참조들은, 나열된 특징들을 또한 통합하는 부가적인 실시예들의 존재를 배제하는 것으로서 해석되도록 의도되지 않는다. 또한, 명시적으로 반대로 진술되지 않는 한, 특정한 특성을 갖는 엘리먼트 또는 복수의 엘리먼트들을 "포함하는" 또는 "갖는" 실시예들은 그 특성을 갖지 않는 부가적인 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0028] 본 개시물의 실시예들은 바이스태틱 레이더 시스템의 송신기의 포지션을 결정하는 시스템들 및 방법들을 제공한다. 송신기는 수신기와 통신하는 것을 삼갈 수 있다. 예컨대, 송신기와 수신기는 포지션 정보를 서로 통신하지 않을 수 있다. 대신에, 본 개시물의 시스템들 및 방법들은, 송신기에 의해 송신된 레이더 신호들을 검출함으로써, 송신기의 위치 또는 포지션을 결정하도록 구성된다.
[0029] 도 1은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템(100)의 단순화된 개략을 예시한다. 바이스태틱 레이더 시스템(100)은 송신기 또는 일루미네이터(102)를 포함하고, 송신기 또는 일루미네이터(102)는 수신기(104)로부터 분리된다. 송신기(102)와 수신기(104)는 임의의 거리만큼 분리될 수 있고, 이 임의의 거리는 고정된 거리일 수 있거나 또는 고정된 거리가 아닐 수 있다. 예컨대, 송신기(102)와 수신기(104) 중 하나 또는 둘 다가 움직이는 공중, 육지, 바다, 또는 우주 운송수단들에 탑재될 수 있다. 선택적으로, 송신기(102)와 수신기(104) 중 하나 또는 둘 다가 고정된 위치들에 있을 수 있는데, 예컨대 육지 상의 고정된 위치들의 빌딩들 내에 또는 물 속 등에 있을 수 있다.
[0030] 바이스태틱 레이더 시스템(100)은 또한 타겟(106)을 포함한다. 타겟(106)은 움직이는 또는 고정된 물체, 운송수단, 랜드마크, 기념물, 지형 특징 등일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 타겟(106)은 항공기일 수 있다.
[0031] 수신기(104) 및 타겟(106)의 포지션들은 알려진다. 예컨대, 수신기(104)가 육지, 바다 또는 공중에 있을 수 있는 알려진 제1 포지션(108)에 있는 반면에, 타겟(106)은 알려진 제1 포지션(108)과 상이할 수 있는 알려진 제2 포지션(110)에 있다. 그에 반해서, 송신기(102)는 육지, 바다 또는 공중에 있을 수 있는, 초기에 알려지지 않은 포지션(112)에 있다.
[0032] 수신기(104) 및 타겟(106)의 포지션들은 다양한 시스템들 및 방법들을 통해 알려질 수 있다. 예컨대, 수신기(104) 및 타겟(106) 각각은 개개의 포지션들을 결정하는 GPS(global position system) 유닛들 또는 디바이스들을 포함할 수 있다. 수신기(104)와 타겟(106)은 예컨대 전용 무선 링크들, 음성 통신 링크들(예컨대, 각각의 포지션에 있는 개개인이 포지션 데이터 요구할 수 있음) 등을 통해 서로 통신할 수 있고, 따라서 타겟(106)은 자신의 포지션을 수신기(104)에 지속적으로 통신할 수 있다.
[0033] 도시된 바와 같이, 송신기(102)는 타겟(106)으로부터 거리(S1)만큼 분리되고, 거리(S1)는 초기에 알려지지 않은 거리이다. 타겟(106)은 수신기(104)로부터 거리(S2)만큼 분리되고, 거리(S2)는 알려진 거리이다. 수신기(104)는 송신기(102)로부터 거리(S3)만큼 분리되고, 거리(S3)는 초기에 알려지지 않은 거리이다. S2와 S3 사이의 각도는 θ1이다. S1와 S3 사이의 각도는 θ2이다. S1와 S2 사이의 각도는 θ3이다.
[0034] 동작중에, 송신기(102)는 하나 또는 그 초과의 레이더 신호들(113)을 송신하고, 레이더 신호들(113)은 메인 빔(114) 및 사이드로브들(116)을 포함할 수 있다. 메인 빔(114) 및/또는 사이드로브들(116)의 적어도 일부분들이 타겟(106)으로부터 반사되고, 수신기(104)에 의해 수신된다.
[0035] 도 2는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 송신기(118)의 단순화된 개략도를 예시한다. 송신기(118)는 도 1에 도시된 송신기(102)의 예이다. 송신기(118)는 신호 생성기(122), 예컨대 안테나, 디시(dish) 등에 동작 가능하게 연결된 송신기 제어 유닛(120)을 포함할 수 있다. 송신기 제어 유닛(120)은 송신기(118)의 동작을 제어하도록 구성되는 하나 또는 그 초과의 프로세서들, 회로들, 모듈들 등일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 예컨대, 송신기 제어 유닛(120)은 신호 생성기(122)로부터 송신되는 레이더 신호를 제어할 수 있다.
[0036] 송신기(118)는 펄스형 레이더 신호들을 송신할 수 있고, 펄스형 레이더 신호들은 메인 빔(114) 및 사이드로브들(116)을 포함할 수 있다. 높은 PRF(pulse repetition frequency) 레이더의 경우, Chinese Remainder Theorem 또는 다른 이러한 기술을 사용하여 범위를 명확하게 하는데 상이한 PRF들을 갖는 다수의 CPI(coherent processing interval)들이 사용될 수 있다.
[0037] 적어도 하나의 실시예에서, 송신기(102)(도 1에 도시됨)는 신호 생성기(122)를 포함할 수 있고, 신호 생성기(122)는 느리게 회전하는(예컨대, 10초의 주기) 안테나 또는 디시일 수 있다. 신호 생성기(122)는 규칙적이고 예측 가능한 속도로 회전할 수 있다. 따라서, 타겟(106)으로부터 반사된 레이더 신호들의 수신과 송신기(102)로부터의 입사 레이더 신호들의 직접 수신 사이의 시간차를 결정함으로써, 각도(θ1)가 결정될 수 있다.
[0038] 도 3은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 수신기(124)의 단순화된 개략도를 예시한다. 수신기(124)는 도 1에 도시된 수신기(104)의 예이다. 수신기(104)는 신호-수신 구조물(128), 예컨대 안테나 또는 디시에 동작 가능하게 연결된 수신기 제어 유닛(126)을 포함할 수 있다. 신호-수신 구조물(128)은 타겟(106)의 알려진 포지션(110)으로 향해질 수 있다. 수신기 제어 유닛(126)은 수신기(124)의 동작을 제어하도록 구성되는 하나 또는 그 초과의 프로세서들, 회로들, 모듈들 등일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 예컨대, 수신기 제어 유닛(126)은 신호-수신 구조물(128)을 통해 수신되는 레이더 신호들을 분석할 수 있다. 신호-수신 구조물(128)은 수신기(124)의 플랫폼 또는 메인 하우징에 대해 고정될 수 있다. 신호-수신 구조물(128)의 수신 안테나 빔들은 전자적으로 스티어링될 수 있다.
[0039] 또한, 수신기(124)는 송신기 포지션 결정 유닛(130)을 포함할 수 있고, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 하나 또는 그 초과의 프로세서들, 회로들, 모듈들 등을 포함할 수 있다. 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 수신기 제어 유닛(126)의 일부일 수 있다. 선택적으로, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 수신기 제어 유닛(126)과는 분리된 별개의 것일 수 있다. 예컨대, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 수신기(124) 내에 하우징될 수 있고, 수신기 제어 유닛(126)과 통신할 수 있다. 대안적으로, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 수신기(124)와는 분리된 별개의 것일 수 있다. 예컨대, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 수신기(124)와는 분리된 별개의 위치에 포지셔닝될 수 있고, 수신기 제어 유닛(126)과 통신할 수 있다. 아래에 설명되는 바와 같이, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 하나 또는 그 초과의 레이더 신호들을 수신하고 송신기(102)의 포지션을 결정하도록 구성된다.
[0040] 수신기(104)(도 1에 도시됨)는 신호-수신 구조물(128)을 포함할 수 있고, 신호-수신 구조물(128)은 타겟(106) 쪽으로 향해진 지향성 안테나 또는 디시일 수 있거나 또는 그렇지 않으면 이들을 포함할 수 있다. 예컨대, 수신기(104)의 지향성 안테나는 다수의 빔들을 포함할 수 있거나, 또는 단일 빔으로 스캐닝될 수 있다.
[0041] 적어도 하나의 실시예에서, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 레이더 사이드로브들(116)로부터의 직접 펄스들의 수신과 타겟(106)으로부터 반사된 펄스들의 수신 사이의 시간차를 측정함으로써, 바이스태틱 범위차를 결정할 수 있다. 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 시간차를 광속과 곱함으로써, 시간차를 범위차로 변환할 수 있다.
[0042] 도 1-도 3을 참조하면, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 수신기(104)에 의해 수신되는 레이더 신호들에 기초하여 각도(θ1)를 결정할 수 있다. 예컨대, 신호-수신 구조물(128)은, 타겟(106)으로부터 반사된 메인 빔(114) 또는 사이드로브(116)의 적어도 일부분 그리고 송신기(102)로부터 송신된 메인 빔(114) 또는 사이드로브(116)의 적어도 일부분을 수신하는 지향성 안테나(예컨대, 디지털로 스티어링되는 빔포머)일 수 있다.
[0043] 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 수신된 신호들을 분석할 수 있고, 신호-수신 구조물(128)에 관련하여 수신된 신호들의 수신 각도들 사이의 차이를 결정할 수 있다. 두 개의 별개의 신호들(예컨대, 타겟(106)으로부터 반사된 메인 빔(114)의 적어도 일부분과, 사이드로브(116)의 적어도 일부분)의 수신 각도들 사이의 차이가 각도(θ1)를 제공한다.
[0044] 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 적어도 부분적으로, 타겟(106)으로부터 반사된 레이더 신호들(예컨대, 메인 빔(114) 및/또는 사이드로브들(116)의 반사된 일부분들)을 분석함으로써, 수신기(104)에 대한 송신기(102)의 상대 포지션을 결정할 수 있다. 또한, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 송신기(102)로부터 송신된 직접 또는 입사 레이더 신호들(예컨대, 메인 빔(114) 및/또는 사이드로브들(116)의 직접 또는 입사 일부분들)을 분석할 수 있다. 예컨대, 수신기(104)는 타겟(106)으로부터 거리(S2)를 따라서 반사된 레이더 신호들을 수신하고, 거리(S2)는 알려진 거리이다. 또한, 수신기(104)는 송신기(102)로부터 거리(S3)를 따라서 직접 또는 입사 레이더 신호들을 수신한다. 위에서 설명된 바와 같이, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 예컨대 수신기(104)의 안테나 또는 디시에 의한 수신 각도의 분석을 통해 각도(θ1)를 결정하기 위해 수신된, 반사된 레이더 신호 및 직접 레이더 신호를 분석한다. 그 다음, 아래에 설명되는 바와 같이, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 알려진 거리(S2) 및 각도(θ1)에 기초하여 거리(S3)를 결정하고 그러므로 포지션(112)을 결정한다.
[0045] 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 수신기(104)의 알려진 포지션을 타겟(106)의 알려진 포지션과 비교함으로써, 거리(S2)를 결정한다. 예컨대, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 거리(S2)를 결정하기 위해 수신기(104)의 알려진 포지션(108)으로부터 타겟(106)의 알려진 포지션(110)을 감산할 수 있다. 그 다음, 아래에 설명되는 바와 같이, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 S3, 및 그에 따른 송신기(102)의 포지션(113)을 결정하도록 진행한다.
[0046] 수신기(104)는, 제1 시간(T1)에, 타겟(106)으로부터 반사된 레이더 신호를 수신할 수 있다. 또한, 수신기(104)는, 제1 시간과 상이한 제2 시간(T2)에, 송신기(102)로부터 직접 또는 입사 신호를 수신할 수 있다. 제1 시간(T1)이 제2 시간(T2)에 앞설 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다. 반사되는 레이더 신호는 타겟(106)으로부터 반사되는 메인 빔(114)의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 대안적으로, 반사되는 레이더 신호는 타겟(106)으로부터 반사되는 사이드로브(116)의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 직접 또는 입사 신호는 송신기(102)로부터 선형 거리(S3)를 따라서 직접 송신되는 사이드로브(116)의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 대안적으로, 직접 또는 입사 신호는 송신기(102)로부터 선형 거리(S3)를 따라서 직접 송신되는 메인 빔(114)의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 하기와 같이, 거리들(S1, S2, 및 S3)이 시간들(T1 및 T2)에 관련된다:
S1 + S2 - S3 = C * (T1-T2) (방정식 1)
여기서, C는 광속이다.
[0047] 값 K가 하기와 같이 결정될 수 있다:
K = S1 - S3 (방정식 2)
[0048] K는 C, T1, T2, 및 S2에 대한 알려진 또는 측정된 값들에 기초하여 결정될 수 있고, 따라서 다음과 같다:
K = C * (T1-T2) - S2 (방정식 3)
[0049] 주목되는 바와 같이, 거리(S2)는 알려져 있는데, 그 이유는 거리(S2)가 알려진 포지션들(110 및 108) 사이의 거리이기 때문이다.
[0050] 그 다음, 거리(S3)가 하기와 같이 결정될 수 있다:
S3 = (S2 2 - K2)/(2S2cosθ1 + 2K) (방정식 4)
[0051] 위에서 설명된 바와 같이, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 각도(θ1)를 결정할 수 있다. 추가로, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 각각 수신기(104)와 타겟(106)의 알려진 포지션들(108 및 110)에 기초하여 거리(S2)를 알거나 또는 그렇지 않은 경우에 결정한다. 거리(S2)를 알고 각도(θ1)를 결정함으로써, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 거리(S3), 및 그에 따른 포지션(112)을 결정할 수 있다.
[0052] 일단 송신기 포지션 결정 유닛(130)이 송신기(102)의 포지션(112)을 결정하면, 그 다음, 수신기 제어 유닛(126)은 바이스태틱 레이더 시스템(100)의 범위 내의 모든 알려지지 않은 타겟 포지션들의 포지션을 결정할 수 있다. 따라서, 본 개시물의 실시예들은, 송신기(102)가 수신기(104)와 통신하지 않을 경우에도, 송신기(102)의 포지션을 결정하는 시스템 및 방법을 제공한다. 각각 수신기(104)와 타겟(106)의 포지션들(108 및 110)을 앎으로써, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 그들 사이의 거리(S2)를 결정한다. 추가로, 수신기(104)는, 타겟(106)으로부터 반사되는 메인 빔(114)(또는 사이드로브(116))의 적어도 일부분을 수신하고 송신기(102)로부터 직접적으로 메인 빔(114) 및/또는 사이드로브(116)의 적어도 다른 일부분을 수신함으로써, 각도(θ1)를 결정한다. 그 다음, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 S2 및 각도(θ1)의 결정에 기초하여 거리(S3) 및 그에 따른 송신기(102)의 포지션(112)을 결정한다.
[0053] 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 수신기(104) 및/또는 타겟(106)이 송신기(102)와 통신하지 않을 경우에도, 송신기(102)의 포지션(112)을 결정하도록 구성된다. 송신기(102)와 통신하지 않음으로써, 바이스태틱 레이더 시스템(100)은, 군사 임무들 또는 작전들 동안과 같은 시간들 동안, 즉, 송신기(102)와 수신기(104) 사이의 통신 링크가 비실용적이고 그리고/또는 목적에 위해가 될 때 동작할 수 있다. 예컨대, 적군 전투원이 통신 링크를 통한 통신들을 가로챌 수 있다. 추가로, 바이스태틱 레이더 시스템(100)은, 송신기(102)가 수신기(104)에 비협조적일 경우(예컨대, 자신의 포지션을 통신하기를 거부함)에도, 사용될 수 있다.
[0054] 주목되는 바와 같이, 송신기(102)는 신호 생성기(122)를 포함할 수 있고, 신호 생성기(122)는 스피닝(spining) 레이더 멤버, 예컨대 안테나 또는 디시일 수 있거나 또는 그렇지 않으면 이들을 포함할 수 있다. 일정한 회전 속도를 갖는 스피닝 레이더 멤버의 경우, 레이더 회전 속도를 측정하고 메인 빔(114)이 수신기(104)를 향하는 시간과, 타겟(106)으로부터 반사된 신호가 수신기(104)에 의해 수신되는 시간 사이의 차이를 결정함으로써, 각도(θ2)가 결정될 수 있다. 그래서, 각도(θ2)의 부가적인 결정은, 송신기(102)의 포지션의 결정의 정확성을 체크(check)하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 송신기(102)의 스피닝 레이더 멤버의 회전 속도에 관한 데이터를 공급받을 수 있다. 예로서, 스피닝 레이더 멤버는 매 10초마다 완전 360도 회전할 수 있다. 또한, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 메인 빔(104)이 수신기(104)를 향할 때와 레이더 신호가 타겟(106)으로부터 반사된 신호로서 수신될 때를 검출할 수 있다. 그래서, 그 다음, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 각도(θ2)를 결정할 수 있다. 그 다음, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 송신기 포지션 결정 유닛(130)이 알고 있는 각도(θ1), 송신기 포지션 결정 유닛(130)이 결정한 각도(θ2), 및 송신기 포지션 결정 유닛(130)이 180도로부터 'θ1+θ2'를 감산함으로써 결정할 수 있는 각도(θ3)에 기초하여, 거리들(S1, S2, 및 S3)이 부합(in agreement)하는지의 여부를 결정할 수 있다. 거리들(S1, S2, 및 S3)이 이러한 각도들을 갖는 삼각형과 부합하는 경우, 거리(S3)의 정확성이 확인될 수 있다. 그러나, 거리들(S1, S2, 및 S3)이 이러한 각도들을 갖는 삼각형과 부합하지 않을 경우, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 거리(S3)(및 그에 따른, 결정된 위치(112))가 부정확할 수 있다는 경보 메시지를 송신할 수 있다.
[0055] 위에서 설명된 방정식들 1 내지 4는, 삼각형의 기하학적 구조를 결정하도록 구성되는 2차원 방정식들을 제공한다. 그러나, 방정식들 1 내지 4는 다만 3차원 공간에서는 삼각형의 방향을 결정하지 못할 수 있다. 삼각형의 세 개의 꼭짓점들 중 두 개의 꼭짓점들의 위치들이 가설적으로 결정될 수 있다. 알려지지 않은 제3 꼭짓점의 위치는 가설적으로 결정되지 못할 수 있다. 제3 꼭짓점의 위치를 결정하기 위해, 수신기(104)에 대한 꼭짓점의 고도가 알려질 수 있다. 수신기(104)의 안테나는, 엘리베이션 각도를 결정하는데 사용될 수 있다.
[0056] 도 4는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템(100)의 단순화된 개략도를 예시한다. 도 4에서, 각각 수신기(104)와 타겟(106)의 포지션들(108 및 110)이 알려질 수 있는 반면에, 송신기(102)의 포지션(112)은 알려져 있지 않다. 위에서 설명된 바와 같이, 거리들(S1, S2, 및 S3) 및 각도들(θ1, θ2, 및 θ3)이 결정될 수 있다. 특히, 거리들(S1, S2, 및 S3) 및 각도들(θ1, θ2, 및 θ3)은 포지션들(108, 110, 및 112)에 의해 정의되는 평면(200) 내에 있다.
[0057] 수신기(104)에 대한 송신기(102)의 엘리베이션을 결정하기 위해, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은, 수신기(104)의 안테나에 의해 검출된 엘리베이션 각도(Φ)를 결정할 수 있다. 그 다음, 수신기(104)에 대한 송신기(102)의 고도가 하기와 같이 결정될 수 있다:
L3 = S3sinφ3 (방정식 5)
여기서, L3는 수신기(104)가 있는 수평 평면(H)으로부터 포지션(112)까지의 수직 거리이고, S3는 방정식 3을 통해 결정된다. 예컨대, 일단 송신기 포지션 결정 유닛(130)(도 3에 도시됨)에 의해 송신기(102)의 포지션(112) 및 고도(L3)가 결정되었다면, 알려지지 않은 타겟들의 포지션들이 3차원 공간에서 검출될 수 있다.
[0058] 도 5는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템(100)의 단순화된 개략도를 예시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, (예컨대, 방정식들 1 내지 3을 통해) 포지션들(108 및 112)이 알려지지만, 타겟(106)의 엘리베이션(L2)은 알려져 있지 않을 수 있다. 수신기(104)에 대한 타겟(106)의 엘리베이션(L2)을 결정하기 위해, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 수신기(104)의 안테나에 의해 검출된 엘리베이션 각도(Φ)를 결정할 수 있다. 그 다음, 수신기(104)에 대한 타겟(106)의 엘리베이션 또는 고도가 하기와 같이 결정될 수 있다:
L2 = S2sinφ2 (방정식 6)
여기서, 위에서 설명된 바와 같이, L2는 수신기(104)가 있는 수평 평면(H)으로부터 포지션(110)까지의 수직 거리이고, S2는 알려져 있다.
[0059] 도 1-도 5를 참조하면, 바이스태틱 레이더 시스템(100)은 수신기(104) 및 타겟(106)의 포지션들을 계속 모니터링할 수 있고, 송신기(102)의 포지션의 결정을 계속 업데이팅할 수 있다. 예컨대, 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 매 X초마다 한 번 수신기(104) 및 타겟(106)에 관한 포지션 데이터를 업데이트하고 송신기(102)의 포지션을 결정할 수 있다. 예컨대, 수신기(104) 및 타겟(106)에 대한 포지션 데이터는 매 5초마다 송신기 포지션 결정 유닛(130)에 의해 수신될 수 있고, 그에 따라 송신기 포지션 결정 유닛(130)은 (예컨대, 매 5초마다) 송신기(102)의 포지션을 결정할 수 있다. 그러나, 업데이팅 주기가 5초보다 더 길거나 또는 그보다 짧을 수 있음이 이해될 것이다. 바이스태틱 레이더 시스템(100)이 예컨대 빨리 움직이는 항공기의 포지션들을 검출하도록 구성되는 경우, 업데이팅 주기는, 바이스태틱 레이더 시스템(100)이 더 느리게 움직이는 배의 포지션들을 검출하도록 구성되는 경우보다 더 짧을 수 있다.
[0060] 송신기(102), 수신기(104), 및 타겟(106) 중 임의의 것은 고정될 수 있거나 또는 이동적일 수 있다. 예컨대, 송신기(102), 수신기(104), 또는 타겟(106)은 항공기, 육지 운송수단, 배, 우주선 등의 내에 포지셔닝될 수 있다.
[0061] 도 6은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템(200)의 단순화된 개략도를 예시한다. 바이스태틱 레이더 시스템(200)은 육지(206) 상에 포지셔닝된 고정된 구조물(204), 예컨대 빌딩 내에 포지셔닝된 수신기(202)를 포함할 수 있다. 송신기(208)는 제1 운송수단(210), 예컨대 항공기 내에 고정될 수 있다. 제2 운송수단(212), 예컨대 제2 항공기가 타겟일 수 있다. 수신기(202)에 관련하여 송신기(208)의 포지션이 위에서 설명된 바와 같이 결정될 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 운송수단들(210 및 212)은 다양한 다른 운송수단들, 예컨대 육지 운송수단들 또는 배일 수 있다. 또한, 대안적으로, 수신기(202)는, 육지 기반이든지, 공중 기반이든지 또는 바다 기반이든지 간에, 모바일 구조물, 예컨대 운송수단 내에 포지셔닝될 수 있다.
[0062] 도 7은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템(300)의 단순화된 개략도를 예시한다. 바이스태틱 레이더 시스템(300)은 제1 운송수단(304), 예컨대 제1 항공기 내에 포지셔닝된 수신기(302)를 포함할 수 있다. 송신기(308)는 제2 운송수단(310), 예컨대 제2 항공기 내에 고정될 수 있다. 제3 운송수단(312), 예컨대 제3 항공기가 타겟일 수 있다. 수신기(302)에 관련하여 송신기(308)의 포지션은 위에서 설명된 바와 같이 결정될 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 운송수단들(304 및 310)은 다양한 다른 운송수단들, 예컨대 육지 운송수단들 또는 배일 수 있다.
[0063] 도 8은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템(400)의 단순화된 개략도를 예시한다. 바이스태틱 레이더 시스템(400)은 제1 운송수단(404), 예컨대 제1 육지-기반 운송수단 내에 포지셔닝된 수신기(402)를 포함할 수 있다. 송신기(408)는 예컨대 육지에 고정되거나, 물 속에 또는 물 위 등에 매달린 것과 같은 고정된 구조물 내에 위치될 수 있다. 대안적으로, 송신기(408)는 운송수단, 예컨대 항공기, 육지-기반 운송수단, 배 등의 내에 고정될 수 있다. 제2 운송수단(412), 예컨대 제2 육지-기반 운송수단이 타겟일 수 있다. 수신기(402)에 관련하여 송신기(408)의 포지션이 위에서 설명된 바와 같이 결정될 수 있다.
[0064] 도 9는 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템(500)의 단순화된 개략도를 예시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 바이스태틱 레이더 시스템(500)은 수신기(502) 및 송신기(504)를 포함할 수 있고, 수신기(502) 및 송신기(504)는 고정될 수 있거나 또는 이동적일 수 있다. 지구의 궤도를 도는 정지궤도 위성(506)이 타겟으로서의 역할을 할 수 있다. 수신기(502)에 관련하여 송신기(504)의 포지션은 위에서 설명된 바와 같이 결정될 수 있다.
[0065] 도 10은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템(600)의 단순화된 개략도를 예시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 바이스태틱 레이더 시스템(600)은 수신기(602) 및 송신기(604)를 포함할 수 있고, 수신기(602) 및 송신기(604)는 고정될 수 있거나 또는 이동적일 수 있다. 수신기(602) 및 송신기(604)는 예컨대, 지구의 대기 내에 또는 외부 우주 내에 위치될 수 있다. 달(606) 또는 다른 천체가 타겟으로서의 역할을 할 수 있다. 수신기(602)에 관련하여 송신기(604)의 포지션은 위에서 설명된 바와 같이 결정될 수 있다.
[0066] 도 11은 본 개시물의 실시예에 따른 바이스태틱 레이더 시스템(700)의 단순화된 개략도를 예시한다. 바이스태틱 레이더 시스템(700)은 수역(706) 위의 선박(704)에 탑재된 수신기(702)를 포함할 수 있다. 송신기(708)는 공중, 바다 또는 육지를 통해 이동할 수 있다. 물(706) 위에 있는 제2 선박(710)이 타겟으로서의 역할을 할 수 있다. 수신기(602)에 관련하여 송신기(604)의 포지션은 위에서 설명된 바와 같이 결정될 수 있다.
[0067] 도 12는 본 개시물의 실시예에 따라, 바이스태틱 레이더 시스템의 송신기의 포지션을 결정하는 방법의 흐름도를 예시한다. 800에서, 수신기의 포지션을 표시하는 수신기 포지션 데이터가 송신기 포지션 결정 유닛에 제공되고, 송신기 포지션 결정 유닛은 수신기 내에 하우징될 수 있거나, 또는 수신기와는 분리된 별개의 것일 수 있다. 802에서, 보조 타겟의 포지션을 표시하는 타겟 포지션 데이터가 송신기 포지션 결정 유닛에 제공된다.
[0068] 804에서, 송신기 포지션 결정 유닛은, 수신된 수신기 포지션 데이터 및 타겟 포지션 데이터에 기초하여, 수신기 포지션과 타겟 포지션 사이의 거리를 결정한다. 예컨대, 수신기와 타겟의 포지션들을 앎으로써, 송신기 포지션 결정 유닛은 예컨대 감산을 통해 그들 사이의 거리를 결정할 수 있다.
[0069] 다음 차례로, 806에서, 수신기는 타겟으로부터 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들(예컨대, 사이드로브(들) 또는 메인 빔의 일부분들)을 수신한다. 송신기 포지션 결정 유닛은 반사된 레이더 신호(들)를 분석할 수 있다. 808에서, 수신기는 송신기로부터 하나 또는 그 초과의 직접 또는 입사 레이더 신호들(예컨대, 메인 빔 또는 사이드로브(들)의 일부분들)을 수신한다.
[0070] 810에서, 송신기 포지션 결정 유닛은 반사된 레이더 신호(들)와 직접 레이더 신호(들) 사이의 각도차를 결정한다. 예컨대, 송신기 포지션 결정 유닛은 수신기의 안테나에 의한 신호들의 수신 각도들을 검출 및 분석할 수 있고, 그들 사이의 차이를 결정할 수 있다. 812에서, 송신기 포지션 결정 유닛은, 수신기 및 타겟에 대한 송신기의 포지션을 결정하기 위해, 수신기 포지션과 타겟 포지션 사이의 결정된 거리 및 각도차를 사용한다.
[0071] 위에서 설명된 바와 같이, 본 개시물의 실시예들은 바이스태틱 레이더 시스템의 송신기의 포지션을 결정하는 시스템들 및 방법들을 제공한다. 송신기 포지션 결정 유닛은 수신기 및 타겟의 알려진 포지션들에 기초하여, 수신기 및 타겟에 대한 송신기의 포지션을 결정할 수 있다. 따라서, 송신기의 포지션이 초기에 알려지지 않을 수 있지만, 송신기 포지션 결정 유닛은, 수신기 및 타겟의 포지션 데이터를 분석함으로써 송신기의 포지션을 결정할 수 있다. 시스템들 및 방법들은, 송신기와 통신하지 않고, 송신기의 포지션을 결정할 수 있다.
[0072] 본 개시물의 실시예들은, 송신기와 수신기 사이의 고비용적인 통신 시스템에 대한 필요를 제거하는 바이스태틱 레이더 시스템들 및 방법들을 제공한다.
[0073] 추가로, 본 개시물은 하기의 경우들에 따른 실시예들을 포함한다:
[0074] 경우 1: 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 이 바이스태틱 레이더 시스템은, 송신기; 알려진 제1 포지션에 있는 타겟; 알려진 제2 포지션에 있는 수신기 ―수신기는 송신기로부터 송신되고 타겟으로부터 반사되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들을 수신하도록 구성되고, 수신기는 송신기로부터 송신된 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들을 수신하도록 구성됨―; 및 알려진 제1 포지션과 알려진 제2 포지션 사이의 거리의 결정 및 수신기에 의해 수신되는 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들과 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 사이의 제1 각도차의 결정에 기초하여, 송신기의 포지션을 결정하도록 구성된 송신기 포지션 결정 유닛을 포함한다.
[0075] 경우 2: 경우 1의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 송신기는 송신기의 포지션을 통신하는 것을 삼간다.
[0076] 경우 3: 경우 1의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 수신기는 송신기 포지션 결정 유닛을 포함한다.
[0077] 경우 4: 경우 1의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 송신기 포지션 결정 유닛은, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들 또는 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들이 수신기에 의해 수신되는 제1 시간(T1)과, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들 또는 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 중 다른 것이 수신기에 의해 수신되는 제2 시간(T2) 사이의 시간차를 측정함으로써 바이스태틱 범위차를 결정하도록 구성된다.
[0078] 경우 5: 경우 4의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 송신기 포지션 결정 유닛은, 시간차를 광속과 곱함으로써, 시간차를 바이스태틱 범위차로 변환하도록 구성된다.
[0079] 경우 6: 경우 4의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 송신기는 타겟으로부터 제1 선형 거리(S1)만큼 분리되고, 송신기는 수신기로부터 제2 선형 거리(S2)만큼 분리되고, 수신기는 송신기로부터 제3 선형 거리(S3)만큼 분리되며, 송신기 포지션 결정 유닛은, S1 + S2 - S3 = C*(T1-T2)와 같이, 제1 거리, 제2 거리, 및 제3 거리를 제1 시간 및 제2 시간에 관련시키도록 구성되는데, C는 광속이다.
[0080] 경우 7: 경우 6의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 송신기 포지션 결정 유닛은 K = S1 - S3를 결정하도록 구성되고, 따라서 K = C * (T1-T2) - S2이다.
[0081] 경우 8: 경우 7의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 송신기 포지션 결정 유닛은 제3 거리를 S3 = (S2 2 - K2)/(2S2cosθ1 + 2K)와 같이 결정하도록 구성된다.
[0082] 경우 9: 경우 1의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 송신기 포지션 결정 유닛은, 송신기로부터 타겟 쪽으로 송신되는 메인 빔과 송신기로부터 수신기 쪽으로 송신되는 사이드로브 사이의 제2 각도차를 결정하도록 구성되고, 송신기 포지션 결정 유닛은, 송신기의 결정된 포지션의 정확성을 결정하기 위해 제2 각도차를 사용한다.
[0083] 경우 10: 경우 1의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 송신기 포지션 결정 유닛은, 수신기에 대한 송신기의 제1 엘리베이션 또는 수신기에 대한 타겟의 제2 엘리베이션 중 하나 또는 둘 다를 결정하도록 구성된다.
[0084] 경우 11: 경우 1의 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 송신기, 타겟, 및 수신기 각각은 움직이거나, 또는 포지션에 고정된다.
[0085] 경우 12: 바이스태틱 레이더 방법으로서, 이 방법은, 타겟의 제1 포지션을 표시하는 타겟 포지션 데이터를 송신기 포지션 결정 유닛에 제공하는 단계; 수신기의 제2 포지션을 표시하는 수신기 포지션 데이터를 송신기 포지션 결정 유닛에 제공하는 단계; 수신기를 이용하여, 송신기로부터 송신되고 타겟으로부터 반사되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들을 수신하는 단계; 수신기를 이용하여, 송신기로부터 송신된 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들을 수신하는 단계; 및 송신기 포지션 결정 유닛을 이용하여, 제1 포지션과 제2 포지션 사이의 거리, 및 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들과 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 사이의 제1 각도차에 기초하여, 송신기의 제3 포지션을 결정하는 단계를 포함한다.
[0086] 경우 13: 경우 12의 바이스태틱 레이더 방법으로서, 이 방법은 송신기로부터 제3 포지션 데이터를 통신하는 것을 삼가는 단계를 더 포함한다.
[0087] 경우 14: 경우 12의 바이스태틱 레이더 방법으로서, 제3 포지션을 결정하는 단계는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들 또는 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들이 수신기에 의해 수신되는 제1 시간(T1)과, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들 또는 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 중 다른 것이 수신기에 의해 수신되는 제2 시간(T2) 사이의 시간차를 측정함으로써 바이스태틱 범위차를 결정하는 단계를 포함한다.
[0088] 경우 15: 경우 14의 바이스태틱 레이더 방법으로서, 제3 포지션을 결정하는 단계는 시간차를 광속과 곱함으로써 시간차를 바이스태틱 범위차로 변환하는 단계를 더 포함한다.
[0089] 경우 16: 경우 14의 바이스태틱 레이더 방법으로서, 송신기는 타겟으로부터 제1 선형 거리(S1)만큼 분리되고, 송신기는 수신기로부터 제2 선형 거리(S2)만큼 분리되고, 수신기는 송신기로부터 제3 선형 거리(S3)만큼 분리되며, 제3 포지션을 결정하는 단계는, S1 + S2 - S3 = C*(T1-T2)와 같이, 제1 거리, 제2 거리, 및 제3 거리를 제1 시간 및 제2 시간에 관련시키는 단계를 더 포함하는데, C는 광속이다.
[0090] 경우 17: 경우 16의 바이스태틱 레이더 방법으로서, 제3 포지션을 결정하는 단계는,
K = S1 - S3를 결정하는 단계 ―따라서, K = C * (T1-T2) - S2임―; 및
S3 = (S2 2 - K2)/(2S2cosθ1 + 2K)를 결정하는 단계
를 더 포함한다.
[0091] 경우 18: 경우 12의 바이스태틱 레이더 방법으로서, 이 방법은, 송신기로부터 타겟 쪽으로 송신되는 메인 빔과 송신기로부터 수신기 쪽으로 송신되는 사이드로브 사이의 제2 각도차를 결정하는 단계, 및 송신기의 결정된 포지션의 정확성을 결정하기 위해 제2 각도차를 사용하는 단계를 더 포함한다.
[0092] 경우 19: 경우 12의 바이스태틱 레이더 방법으로서, 이 방법은, 수신기에 대한 송신기의 제1 엘리베이션 또는 수신기에 대한 타겟의 제2 엘리베이션 중 하나 또는 둘 다를 결정하는 단계를 더 포함한다.
[0093] 경우 20: 바이스태틱 레이더 시스템으로서, 이 시스템은, 각각 타겟 및 수신기의 알려진 제1 포지션과 알려진 제2 포지션 사이의 거리의 결정, 및 (a) 반사기로부터 반사되고 수신기에 의해 수신되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들 및 (b) 수신기에 의해 직접 수신된 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 사이의 제1 각도차의 결정에 기초하여, 송신기의 포지션을 결정하도록 구성된 송신기 포지션 결정 유닛을 포함한다.
[0094] 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "컴퓨터", "제어 유닛", 또는 "모듈"은, 마이크로제어기들, RISC(reduced instruction set computer)들, ASIC(application specific integrated circuit)들, 논리 회로들, 및 본원에 설명된 기능들을 실행할 수 있는 임의의 다른 회로 또는 프로세서를 사용하는 시스템들을 비롯한 임의의 프로세서-기반 또는 마이크로프로세서-기반 시스템을 포함할 수 있다. 위의 예들은 단지 예시적이고, 따라서 용어 "컴퓨터", "제어 유닛", 또는 "모듈"의 정의 및/또는 의미를 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
[0095] 컴퓨터, 제어 유닛, 또는 프로세서는, 데이터를 프로세싱하기 위하여, 하나 또는 그 초과의 스토리지 엘리먼트들에 저장되는 명령들의 세트를 실행한다. 또한, 스토리지 엘리먼트들은, 원해질 때 또는 요구될 때 데이터 또는 다른 정보를 저장할 수 있다. 스토리지 엘리먼트는, 프로세싱 머신 내에서 정보 소스 또는 물리적 메모리 엘리먼트의 형태로 있을 수 있다.
[0096] 명령들의 세트는, 본원에 설명된 발명의 요지의 다양한 실시예들의 방법들 및 프로세스들과 같은 특정 동작들을 프로세싱 머신으로서 수행하게 컴퓨터, 제어 유닛, 또는 프로세서에게 명령하는 다양한 커맨드들을 포함할 수 있다. 명령들의 세트는 소프트웨어 프로그램의 형태로 있을 수 있다. 소프트웨어는 시스템 소프트웨어 또는 애플리케이션 소프트웨어와 같은 다양한 형태들로 있을 수 있다. 추가로, 소프트웨어는 별도의 프로그램들 또는 모듈들의 콜렉션(collection), 더 큰 프로그램 내의 프로그램 모듈, 또는 프로그램 모듈의 일부분의 형태로 있을 수 있다. 또한, 소프트웨어는 객체-지향 프로그래밍의 형태의 모듈식 프로그래밍을 포함할 수 있다. 프로세싱 머신에 의한 입력 데이터의 프로세싱은, 사용자 커맨드들에 대한 응답으로, 또는 이전 프로세싱의 결과들에 대한 응답으로, 또는 다른 프로세싱 머신에 의해 이루어진 요청에 대한 응답으로 이루어질 수 있다.
[0097] 본원의 실시예들의 도면들은 하나 또는 그 초과의 제어 유닛들 또는 모듈들을 예시할 수 있다. 제어 유닛들 또는 모듈들이, 본원에서 설명된 동작들을 수행하는 연관된 명령들(예컨대, 유형의 비-일시적 컴퓨터 판독가능 스토리지 매체, 예컨대 컴퓨터 하드 드라이브, ROM, RAM 등 상에 저장된 소프트웨어)을 갖는 하드웨어로서 구현될 수 있는 하나 또는 그 초과의 회로들, 하나 또는 그 초과의 회로 모듈들 등을 표현한다는 것이 이해될 것이다. 하드웨어는, 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 하드와이어링된 상태 머신 회로를 포함할 수 있다. 선택적으로, 하드웨어는, 하나 또는 그 초과의 논리-기반 디바이스들, 예컨대 마이크로프로세서들, 프로세서들, 제어기들 등을 포함하고 그리고/또는 이들에 연결되는 전자 회로들을 포함할 수 있다. 선택적으로, 모듈들은 하나 또는 그 초과의 FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 마이크로프로세서(들), 퀀텀 컴퓨팅 디바이스 등과 같은 프로세싱 회로를 표현할 수 있다. 다양한 실시예들의 회로 모듈들은, 본원에서 설명된 기능들을 수행하기 위해 하나 또는 그 초과의 알고리즘들을 실행하도록 구성될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 알고리즘들은, 흐름도 또는 방법에서 명시적으로 식별되든지 또는 아니든지 간에, 본원에 개시된 실시예들의 양상들을 포함할 수 있다.
[0098] 본원에 사용된 바와 같이, 용어들 "소프트웨어" 및 "펌웨어"는 상호 교환될 수 있고, 컴퓨터에 의한 실행을 위해 RAM 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 및 비-휘발성 RAM(NVRAM) 메모리를 비롯한 메모리에 저장된 임의의 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 위의 메모리 타입들은 단지 예시적이고, 따라서 컴퓨터 프로그램의 저장을 위해 사용 가능한 메모리의 타입들에 관해 제한하지 않는다.
[0099] 다양한 공간 및 방향 용어들, 예컨대, 상단, 하단, 하부, 중간, 측면, 수평, 수직, 전면 등이 본 개시물의 실시예들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 용어들이 단지 도면들에 도시된 방향들에 대하여 사용됨이 이해된다. 방향들은, 반전되거나, 회전되거나, 또는 다른 방식으로 변경될 수 있고, 따라서 상부 부분이 하부 부분이 되고, 하부 부분이 상부 부분이 되고, 수평이 수직이 되는 식이다.
[0100] 본원에 사용된 바와 같이, 작업 또는 동작을 수행하도록 "구성"된 엘리먼트, 제한, 또는 구조는, 작업 또는 동작에 대응하는 방식으로, 특히 구조적으로 형성되거나, 구성되거나, 또는 적응된다. 명확성, 및 모호성 회피의 목적들을 위해, 단지 작업 또는 동작을 수행하도록 수정될 수 있는 오브젝트는 본원에 사용된 바와 같은 작업 또는 동작을 수행하도록 "구성"되지 않는다.
[0101] 위에서 설명된 실시예들(및/또는 실시예들의 양상들)은 서로 결합하여 사용될 수 있다. 부가하여, 독창적인 발명의 요지의 범위로부터 벗어남 없이, 특정한 상황 또는 재료를 독창적인 발명의 요지의 지침들에 적응시키기 위해 많은 수정들이 이루어질 수 있다. 본원에 설명된 재료들의 타입들 및 치수들이 독창적인 발명의 요지의 파라미터들을 정의하도록 의도되지만, 그들은 어떤 식으로도 제한적이지 않고, 예시적인 실시예들이다. 위의 설명을 리뷰할 때 당업자에게는 많은 다른 실시예들이 명백할 것이다. 그러므로, 독창적인 발명의 요지의 범위는, 첨부된 청구항들에 부여된 균등물들의 전체 범위와 함께, 이 첨부된 청구항들을 참조하여 결정되어야 한다. 첨부된 청구항들에서, 용어들 "~를 구비하는" 및 "~여기에서는"은, 개개의 용어들 "~포함하는" 및 "여기서"의 평이한 국어 균등어들로서 사용된다. 또한, 하기의 청구항들에서, 용어들 "제1", "제2", 및 "제3" 등은 단지 라벨들로서 사용되고, 그들의 오브젝트들에 대한 수치 요건들을 부여하는 것으로 의도되지 않는다. 추가로, 하기의 청구항들의 제한들은 기능식 포맷(means-plus-function format)으로 기록되지 않으며, 이러한 청구항 제한들이 추가 구성이 없는 기능의 표현이 부가된 어구 "~를 위한 수단"을 명확히 사용하지 않는 한 그리고 명확히 사용할 때까지는, 35 U.S.C§112(f)에 기초하여 해석되는 것으로 의도되지 않는다.
[0102] 본 진술된 설명은, 독창적인 발명의 요지의 여러 실시예들을 개시하고 그리고 또한 당업자가, 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 만들고 사용하고 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 비롯해 독창적인 발명의 요지의 실시예들을 실시하는 것을 가능하게 하기 위해 예들을 사용한다. 독창적인 발명의 요지의 특허받을 수 있는 범위는 청구항들에 의해 정의되고, 당업자들에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 그들이 청구항들의 문언과 상이하지 않은 구조적 엘리먼트들을 갖는 경우 또는 그들이 청구항들의 문언들과 대단찮은 차이들을 갖는 균등한 구조적 엘리먼트들을 포함하는 경우, 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
Claims (15)
- 바이스태틱 레이더 시스템(bistatic radar system)으로서,
송신기(102);
알려진 제1 포지션(110)에 있는 타겟(106);
알려진 제2 포지션(108)에 있는 수신기(104) ― 상기 수신기는 상기 송신기로부터 송신되고 상기 타겟으로부터 반사되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들(113)을 수신하도록 구성되고, 상기 수신기는 상기 송신기로부터 송신된 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들(113)을 수신하도록 구성됨 ―; 및
상기 알려진 제1 포지션과 상기 알려진 제2 포지션 사이의 거리의 결정 및 상기 수신기에 의해 수신되는 상기 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들과 상기 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 사이의 제1 각도차의 결정에 기초하여, 상기 송신기의 포지션(112)을 결정하도록 구성된 송신기 포지션 결정 유닛(130)을 포함하고,
상기 송신기 포지션 결정 유닛은, 상기 송신기로부터 상기 타겟을 향하여 송신되는 메인 빔과 상기 송신기로부터 상기 수신기을 향하여 송신되는 사이드로브(sidelobe) 사이의 제2 각도차를 결정하도록 구성되고, 상기 송신기 포지션 결정 유닛은, 상기 송신기의 결정된 포지션의 정확성을 결정하기 위해 상기 제2 각도차를 사용하는,
바이스태틱 레이더 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 송신기는 상기 송신기의 상기 포지션을 통신하는 것을 삼가는,
바이스태틱 레이더 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 수신기는 상기 송신기 포지션 결정 유닛을 포함하는,
바이스태틱 레이더 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 송신기 포지션 결정 유닛은, 상기 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들 또는 상기 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들이 상기 수신기에 의해 수신되는 제1 시간(T1)과, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들 또는 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 중 다른 것이 상기 수신기에 의해 수신되는 제2 시간(T2) 사이의 시간차를 측정함으로써 바이스태틱 범위차를 결정하도록 구성되는,
바이스태틱 레이더 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 송신기 포지션 결정 유닛은, 상기 시간차를 광속과 곱함으로써, 상기 시간차를 상기 바이스태틱 범위차로 변환하도록 구성되는,
바이스태틱 레이더 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 송신기는 상기 타겟으로부터 제1 선형 거리(S1)만큼 분리되고, 상기 송신기는 상기 수신기로부터 제2 선형 거리(S2)만큼 분리되고, 상기 수신기는 상기 송신기로부터 제3 선형 거리(S3)만큼 분리되며, 상기 송신기 포지션 결정 유닛은, S1 + S2 - S3 = C*(T1-T2)와 같이, 제1 거리, 제2 거리, 및 제3 거리를 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간에 관련시키도록 구성되고, C는 광속인,
바이스태틱 레이더 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 송신기 포지션 결정 유닛은 K = S1 - S3를 결정하도록 구성되고, 따라서 K = C * (T1-T2) - S2인,
바이스태틱 레이더 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 송신기 포지션 결정 유닛은 상기 제3 거리를 S3 = (S2 2 - K2)/(2S2cosθ1 + 2K)와 같이 결정하도록 구성되는,
바이스태틱 레이더 시스템. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 송신기 포지션 결정 유닛은, 상기 수신기에 대한 상기 송신기의 제1 엘리베이션 또는 상기 수신기에 대한 상기 타겟의 제2 엘리베이션 중 하나 또는 둘 다를 결정하도록 구성되는,
바이스태틱 레이더 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 송신기, 상기 타겟, 및 상기 수신기 각각은 움직이거나, 또는 포지션에 고정되는,
바이스태틱 레이더 시스템. - 바이스태틱 레이더 방법으로서,
타겟(106)의 제1 포지션(110)을 표시하는 타겟 포지션 데이터를 송신기 포지션 결정 유닛(130)에 제공하는 단계;
수신기(104)의 제2 포지션(108)을 표시하는 수신기 포지션 데이터를 상기 송신기 포지션 결정 유닛에 제공하는 단계;
상기 수신기를 이용하여, 송신기(112)로부터 송신되고 상기 타겟으로부터 반사되는, 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들(113)을 수신하는 단계;
상기 수신기를 이용하여, 상기 송신기로부터 송신된 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들(113)을 수신하는 단계;
상기 송신기 포지션 결정 유닛을 이용하여, 상기 제1 포지션과 상기 제2 포지션 사이의 거리, 및 상기 하나 또는 그 초과의 반사된 레이더 신호들과 상기 하나 또는 그 초과의 직접 레이더 신호들 사이의 제1 각도차에 기초하여, 상기 송신기의 제3 포지션(112)을 결정하는 단계;
상기 송신기로부터 상기 타겟을 향하여 송신되는 메인 빔과 상기 송신기로부터 상기 수신기를 향하여 송신되는 사이드로브 사이의 제2 각도차를 결정하는 단계; 및
상기 송신기의 결정된 포지션의 정확성을 결정하기 위해 상기 제2 각도차를 사용하는 단계를 포함하는,
바이스태틱 레이더 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 송신기로부터 제3 포지션 데이터를 통신하는 것을 삼가는 단계
를 더 포함하는,
바이스태틱 레이더 방법. - 삭제
- 제 12 항에 있어서,
상기 수신기에 대한 상기 송신기의 제1 엘리베이션 또는 상기 수신기에 대한 상기 타겟의 제2 엘리베이션 중 하나 또는 둘 다를 결정하는 단계
를 더 포함하는,
바이스태틱 레이더 방법.
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