KR102418762B1 - 레이다 타켓 탐지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주파수 변조 연속파를 이용하여 활주로상의 탐지 타켓인 이물질의 검출 오류를 최소화하고, 타켓 탐지 정확도를 향상시키도록 하는 레이다 타켓 탐지 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 파형발생기의 신호와 수신기로 입력된 타켓 신호를 처리하는 수신기와; 수신기에서 처리된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 회로부와; 상기 ADC 회로부로부터 수신된 신호를 처리하여 저장 처리하는 FPGA ;를 포함하여 구성되는 FMCW 레이다 시스템에 있어서, 상기 FPGA는 수신 안테나로부터 수신된 방위각 신호와 타켓 탐지 데이터의 타이밍을 동기화시킴과 동시에 도플러 효과에 의한 오차를 보정 처리하는 레이다 헤드 인터페이스와; 상기 레이다 헤드 인터페이스로부터의 거리 및 방위각이 포함된 타켓의 송수신전력(SPOKE)을 고속푸리에 변환시켜 원시 스포크 데이터를 DRAM에 저장 처리하는 레인지 FFT 및 DMA와; DRAM에 저장된 원시 스포크 출력 타켓 신호 중 방위각 범위 내에 위치한 타켓 이외의 활주로 영역상의 이물질 전력 신호 및 활주로 표면상의 이물질 전력 신호를 지오마스크로 스캔 처리 및 클러터 매핑 처리하여 탐지하고자 하는 타켓을 1차적으로 탐지 처리하고, 처리된 1차 스포크 데이터를 DRAM의 스포크 스토어에 저장 처리하는 빔 데이터 프로세싱부와; 빔 데이터 프로세싱부에서 처리된 1차 타켓 스포크 데이터 신호 중 정해진 기준 임계값 이하의 타켓 전력 신호를 제외한 최고조의 검출 신호를 2차 타켓 신호로 설정하여 추출하여 DRAM의 검출 리포트로 저장 처리하는 타켓 식별 장지;를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

레이다 타켓 탐지 시스템{Radar target detection system }
본 발명은 레이다 타켓 탐지 시스템 및에 관한 것으로, 주파수 변조 연속파(FMCW : frequency modulated continuous wave)를 이용하여 활주로상의 탐지 타켓인 이물질(FOD : Foreign Object Damage)의 검출 오류를 최소화하고, 타켓 탐지 정확도를 향상시키도록 하는 것이다.
공항 활주로의 FOD는 종종 안전사고를 유발한다. 비행기 동체의 파편이나 분리된 부품 또는 조류 사체 등이 비행기의 제트 엔진으로 흡입되면 엔진을 파열시키기도 하고, 동체가 찢어지기도 한다.
공항에서는 주기적으로 활주로의 안전 점검을 시행하지만, 육안으로는 한계가 있다. 이에, FOD 탐지 레이더 장치를 상시 가동하여 FOD를 탐지 및 타켓을 정확하게 식별한다. 이러한 FOD 탐지 레이더 장치는 안개 낀 날이나 눈오는 날에도 FOD를 정확하게 탐지해 내기 위해 주로 FMCW 레이다를 이용하고 있다.
레이다 시스템은 타켓을 탐지하기 위해 고안된 레이다 파형을 송신하고 타켓(target)이 반사한 신호를 수신하여 신호처리를 함으로써 타켓을 탐지하는 시스템이다.
특히, FMCW 레이다는 주파수 스윕(sweep) 모양을 톱니파, 삼각파, 사다리꼴 형태로 변조시킨 처프(chirp) 신호를 송신하고, 타켓에 의해 반사되어 수신된 신호를 디지털 신호로 처리하여 타켓의 거리와 속도를 검출한다.
이와 관련된 선행기술 공개특허 제10-2020-0058954호에 의하면, 이물질 탐지장치에 소정 조건에 해당되는 탐지제외영역을 미리 설정하여 해당 영역의 정보를 탐지 장치 단에서 필터링 하도록 함으로써, 불필요한 정보수집을 사전에 방지해 네트워크 트래픽 및 데이터 처리에 의한 부하를 감소시키는 기술이 소개 되고 있다.
또한, 등록특허 제10-1311393호에 의하면, 타켓의 길이를 추정하여 식별하는 레이더 신호를 이용한 타켓 식별 방법 및 장치가 소개되고 있다.
또한, 등록특허 제10-1645103호에 의하면, 레이더 신호가 환경 변화에 따라 변동하더라도 보정을 통해, 환경 변화에 따른 변동을 제거하여, 환경 변화에 무관하게 정확한 레이더 영상을 제공할 수 있는 레이더 신호 처리 장치가 소개되고 있다.
등록특허 제10-2073692호에 의하면, 사전 정보와 테스트 셀 데이터를 이용하여 비균질성 및 비정상성의 특성을 지닌 클러터를 제거하는 레이더 수신 장치 및 이의 클러터 억제 방법이 소개되고 있다.
이러한 레이더 시스템은 타켓에 대한 탐지성능뿐 아니라 공간과 시간에 대한 신호 처리를 활용하여 클러터(clutter)를 효과적으로 제거할 수 있어 타켓 추적의 정확도를 높일 수 있다.
그러나, 상기 선행기술들은 레이다 신호의 음영이나 환경에 무관하게 레이다 영상을 추출하거나 타켓의 길이를 추정하여 영상을 추출하는 것이어서 활주로상의 탐지 타켓인 RCS(Radar Cross Section: 레이더 유효 반사 면적) 값을 획득할 수 있는 기술이 제시되고 있지 않아 최소의 타켓 검출이 어렵고, 탐지 타켓의 검출 오류로 인하여 타켓 탐지 정확도가 낮아지는 문제점이 지적된다.
본 발명은 타켓 탐지 오차를 반영한 개선된 최종 타켓 산출 값을 얻도록 함으로써 탐지 타켓의 검출 오류를 최소화하고, 타켓 탐지 정확도를 향상시키도록 함을 기술적 과제로 삼는다.
본 발명은 파형발생기(WFG)의 신호와 수신기로 입력된 타켓 신호를 처리하는 수신기와; 수신기에서 처리된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 회로부와; 상기 ADC 회로부로부터 수신된 신호를 처리하여 저장 처리하는 FPGA (Field Programmable Gate Array);를 포함하여 구성되는 FMCW 레이다 시스템에 있어서, 상기 FPGA는 수신 안테나로부터 수신된 방위각 신호와 타켓 탐지 데이터의 타이밍을 동기화시킴과 동시에 도플러 효과에 의한 오차를 보정 처리하는 레이다 헤드 인터페이스와; 상기 레이다 헤드 인터페이스로부터의 거리 및 방위각이 포함된 타켓의 송수신전력(SPOKE)을 고속푸리에 변환시켜 원시(Raw) 스포크 데이터를 DRAM에 저장 처리하는 레인지 FFT(고속푸리에 변환) 및 DMA와; DRAM에 저장된 원시 스포크 출력 타켓 신호 중 방위각 범위 내에 위치한 타켓 이외의 활주로 영역상의 이물질 전력 신호 및 활주로 표면상의 이물질 전력 신호를 지오마스크(Gomask)로 스캔 처리 및 클러터 매핑(Clutter map)처리하여 탐지하고자 하는 타켓을 1차적으로 탐지 처리하고, 처리된 1차 스포크 데이터를 DRAM의 스포크 스토어에 저장 처리하는 빔 데이터 프로세싱부와; 빔 데이터 프로세싱부에서 처리된 1차 타켓 스포크 데이터 신호 중 정해진 기준 임계값 이하의 타켓 전력 신호를 제외한 최고조의 검출 신호를 2차 타켓 신호로 설정하여 추출하여 DRAM의 검출 리포트로 저장 처리하는 타켓 식별 장지;를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 활주로상의 최소 탐지 타켓을 오차 없이 정확하게 추출하여 보고하게 함으로써 이물질에 의한 항공 안전사고를 미연에 방지하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 중복 오차 보정을 통하여 개선된 탐지 타켓 최종 값을 얻게 함으로써 타켓 탐지의 정확도를 향상시켜 레이다 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 주파수 변조 연속파를 이용한 레이다 시스템의 회로 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 의한 레이다 신호 처리 시스템의 회로 블럭도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 레이다 시스템을 통하여 수신된 데이터를 빔 데이터 프로세싱부에 의하여 처리되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 타켓 식별 처리부에서의 정적 임계값 및 동적 임계값에 의한 타켓 탐지 기준을 설정하여 최종 타켓을 추출하는 처리과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 타켓 식별 처리부에서 타켓 리포트를 생성하기 위한 탐지 기준의 로직 회로 예시도 이다.
도 6은 본 발명의 DRAM의 스포크 스토어에 저장 처리되는 Target Power와 Clutter Power의 그래프이다.
도 7은 본 발명의 클러터 파형과 클러터 학습 그래프를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 타켓 식별 처리부에서 임계값을 정하지 않은 상태의 Tartget Power 파형을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 타켓 식별 처리부에서 Minimum Target Threshold를 통해 얻어진 Tartget Power 파형 그래프이다.
도 10은 본 발명의 타켓 식별 처리부를 통하여 얻어진 최종 타켓을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 주파수 변조 연속파를 이용한 레이다 타켓 탐지 시스템을 제공하기 위한 것으로, 제시하는 도 1은 주파수 변조 연속파(이하 FMCW라 약칭함)를 이용한 레이다 시스템의 회로 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 의한 레이다 신호 처리 시스템의 회로 블럭도 이다.
이에 의하면, FMCW를 이용한 레이다 시스템은 선형 램프 신호를 생성시켜 송신기(10)를 구동시킴과 동시에 수신기(20)를 통해 들어온 타켓 전력 신호를 하향 변환시키기 위한 로우 신호(LO)를 생성하는 파형발생기(WFG : Waveform Generator)(30)와; 파형 발생기(30)의 출력 주파수를 2 체배로 증폭시켜 송신 안테나(11)로 전달하는 송신기(10); 및 수신 안테나(21)를 통해 수신되는 신호를 증폭시키고 기저대역으로 하향 변환시키는 수신기(20)와; 수신기(20)의 수신 아날로그 신호를 디지털 신호로 변화시켜 타켓을 탐지하는 레이다 센서 프로세서(RSP : Radar Sensor Processor)(40)와; 입력 전원을 공급받아 각 제어장치에 필요한 전원을 공급하는 인터페이스 전원 공급 및 제어 모듈(50)과; 모터 컨트롤러(60); 및 브러쉬레스 모터(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
도면 중 51은 레이다 인터페이스 유닛(RIU : Radar Interface Unit)는 레이다 동작 전원 공급 및 이더넷 인터페이스 모듈이고, 71은 모터 회전 축에 설치된 회전 부재로서 지정된 안테나 스캔 각도 내에서 안테나를 회전시켜 탐지 타켓을 추적할 수 있게 하는 것이다.
상기 FMCW를 이용한 레이다 시스템 구성에서 수신된 탐지 타켓 수신 신호 처리를 위한 시스템 구성은 다음과 같다.
파형발생기(30)의 신호와 입력된 타켓 신호를 처리하는 수신기(20)와; 수신기(20)에서 처리된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 회로부(80)와; 상기 ADC 회로부(80)로부터 수신된 신호를 처리하여 타켓을 탐지하는 FPGA (Field Programmable Gate Array)(40A)를 포함한 레이다 센서 프로세서(40)로 구성된 FMCW 레이다 시스템에 있어서, 상기 FPGA(40A)는 수신 안테나(21)로부터 수신된 방위각 신호와 타켓 탐지 데이터의 타이밍을 동기화시킴과 동시에 도플러 효과에 의한 오차를 보정 처리하는 레이다 헤드 인터페이스(Radar Head Interface)(41)와; 상기 레이다 헤드 인터페이스(41)로 부터의 거리 및 방위각이 포함된 타켓의 송수신전력(SPOKE)을 고속 푸리에 변환시켜 원시(Raw) 스포크 데이터를 DRAM(90)의 원시 스포크 스토어(91)에 윈도우잉(Windowing) 저장 처리하는 FFT(42)와; DRAM(90)에 저장된 원시 스포크 출력 타켓 신호 중 방위각 범위 내에 위치한 타켓 이외의 활주로 영역상의 이물질 전력 신호 및 활주로 표면상의 이물질 전력 신호를 스캔 처리하여 클러터 매핑(Clutter map) 시켜 탐지하고자 하는 타켓을 1차적으로 탐지 처리하여 DRAM(90)의 스포크 스토어(92)에 스포크 데이터를 저장시킴과 동시에 스포크 스토어(92)에 저장된 1차 스포크 데이터를 지오마스크(Gomask) 설정 처리하는 빔 데이터 프로세싱부(Beam data processing)(43)와; 빔 데이터 프로세싱부(43)에서 처리된 1차 타켓 스포크 데이터 신호 중 정해진 기준 임계값 이하의 타켓 전력 신호를 제외한 최고조의 검출 신호를 비교분석하여 2차 최종 타켓 신호로 추출하여 DRAM(90)의 검출 리포트(93)로 저장 처리하는 타켓 식별 처리부(Target Descrimination)(44);를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 빔 데이터 프로세싱부(43)에서는 거리 보상(Range Compensation : 안테나에서 타겟까지의 거리를 지면에서 타겟까지의 거리로 보상) 과정을 수행할 수 있고, Beam Shape(원시 Spoke 데이터의 빔 형성 과정) 과정을 수행할 수 있다.
상기 제시된 도 2의 100은 탐지 타켓 리포트 출력 처리장치이다.
도 3은 본 발명에 따른 레이다 시스템을 통하여 수신된 데이터를 빔 데이터 프로세싱부(43)에 의하여 처리되는 과정을 나타낸 도면이다.
이에 의하면, 빔 데이터 프로세싱부(43)을 통하여 스포크 스토어(92)에 저장되는 신호 성분은 Range Gate와 관련된 방위각(Azimuth) 및 수신기(20)로부터 수신되어 CFAR(Constant False Alarm Rate) 임계값을 결정하기 위해 사용되고 원하는(또는 정적인) 타켓 성분을 일부 포함하여 수신기(20)로부터 거쳐온 잡음 성분인 RF Power와; RF Power를 RCS 측정을 위해 변환한 값으로서 원하는(정적인) 타켓의 전력(Target Power)만을 추출하기 위해 잡음성분들을 필터링한 Target Power와; 원하는(정적인) 타켓이 없는 표면에서의 클러터 전력(Clutter Power);을 포함한다.
상기 수신된 RF Power는 레이다가 스캔해서 타겟에 맞고 수신된 신호전력을 신호처리(퓨리에변환, 빔 성형 등)한 전력이며, 이 RF Power를 바탕으로 Target Power, Clutter Power 등을 산출하기 위한 기준신호 전력이다.
그리고, CFAR는 탐지확률 95% 만족하기 위한 레이다의 절대적 SNR 규격인 17dB로 규정되어 있는 기준으로서 Target Power를 만들기 위한 과정이다.
Target Power는 잡음제거 및 CFAR 조건을 충족한 신호전력은 타겟 전력으로서, 여기서는 타겟 식별을 하기 전(레이다 운용 전)이기 때문에 대부분의 잡음제거 및 CFAR 조건을 충족한 전력을 포함한다.
또한 레이다 운용 전에는 클러터 전력(Clutter Power)과 동일하다고 볼 수 있다. 레이다 운용시에는 클러터 전력보다 큰 값들을 의미한다.
상기 클러터 전력은 활주로상의 주변 환경이 매 순간 달라지기 때문에 예를 들어 풀숲에 풀들도 바람에 의해 흔들거리면 수신 전력값은 변화하게 되므로 이를 해소하기 위하여 수신 처리되는 전력으로서, 레이다를 운용하기 전 셋업 단계에서 이물질이 없는 깨끗한 표면을 스캔하되, 20회 정도를 스캔하여 Clutter 전력값의 평균값을 DRAM(90)에 저장(클러터 학습 즉, Lean Clutter라고 함, 저장된 값은 Clutter Map)처리할 수 있다.
그리고, 상기 DRAM(90)에 저장처리된 스포크 데이타를 지오마스크 설정 처리하여 스캔 범위 내의 모든 데이터 중에서 원하는 영역의 타켓을 탐지할 수 있게 처리할 수 있다.
DRAM(90)에는 Range Gate와 Spoke Index마다 신호처리된 전력값들이 저장되고, 지오마스크는 탐지하고자 하는 영역 외에 모든 부분에 대해 제외 영역을 설정하는 역할을 한다. 즉, 신호처리되어 저장된 행렬 정보에 대해 원하는 부분에 대해 선택을 하면 그 부분만 탐지함으로써 타겟을 식별하는데 도움을 준다.
도 4는 타켓 식별 처리부(44)에서의 정적 임계값 및 동적 임계값에 의한 타켓 탐지 기준을 설정하여 최종 타켓을 추출하는 처리과정을 나타낸 도면이다.
이에 의하면, TP(Target Power에서 RF Power를 뺀 값), TC(Target Power에서 Clutter Power를 뺀 값), RCSMin(최소 타겟 탐지 임계값 이상인 Target Power의 RCS값)이 정적 임계값(thershold_static_db), 정적 임계값(thershold_static_db), 동적 임계값(thershold_dynamic_db) 및 최소 RCS 임계값 보다 크거나 같은 조건을 충족되고, 지오마스크(Beam Data Processing을 통해 설정된 Geomask 설정 값)가 설정되면 DRAM(90)의 Flag 저장공간에 “S” Flag가 저장되며 이때 저장된 정적인 최종 식별 타켓 데이터인 Static Detection는 레이다 사용자 인터페이스(UI)에 표출된다.
상기에서 제시한 타켓 식별 처리부(44)에서의 정적 임계값 및 동적 임계값에 의한 탐지 기준 조건의 수식은 다음과 같다.
즉, 1) TP (Target Power - RF Power) >= threshold_static_dB
2) TC (Target Power - Clutter Power) >= threshold_dynamic_dB
3) RCSMin Target Power >= threshold_min_target_dB
4) Geomask
상기 공식 중 min 또는 Min은 Minimum의 약자이다.
상기에서 TP는 움직이지 않는 타켓(FOD)으로부터 수신된 잡음전력과 수신전력 비율을 측정하기 위해 사용되며, TC는 평균화된 Clutter 전력(Clutter Map)을 기준으로 설정된 동적 임계값(Dynamic Threshold) 이상의 신호전력이며, 수신된 타겟 전력이 예상한 Clutter 전력보다 얼마나 큰지 여부를 측정한다.
또한, RCSMin은 최소 타겟 탐지 임계값 이상인 Target Power의 RCS(Radar Cross Section, 레이다 반사 단면적)값을 산출한다.
Geomask는 Beam Data Processing을 통해 설정된 Geomask 값을 설정할 경우 불러 온다.
따라서, 본 발명은 타켓 빔 데이터 프로세싱부(43)에서 처리된 1차 타켓 스포크 데이터 신호를 타켓 식별 처리부(44)에서 상기 조건이 충족되게 2차적으로 처리함으로써 정적인 최종 탐지 타켓인 최소 RCS(Radar Cross Section: 레이더 유효 반사 면적)의 크기 값을 추출할 수 있고, 본 발명에 따르면 예컨대 최소 RCS 크기(-30dBsm : 지름 3.8cm) 값을 추출할 수 있어 탐지 타켓 정보 데이터 오차를 줄임과 동시에 보다 향상된 타켓 탐지 정확도를 높일 수 있다.
한편, 타켓 식별 처리부(44)에서의 Range Gate의 신호전력 상호 비교 및 Spoke의 신호전력 상호 비교 분석을 통해 최종 탐지 타켓인 최소 RCS 크기 값을 검출하는 경우에는 PeakRange 값, PeakAzimuth 값과 DRAM(90)에 저장된 “S” Flag의 탐지 기준 충족 조건이 모두 충족되면 DRAM(90)의 Flag 저장공간에 “D” Flag가 저장되며 이때 저장된 최종 동적인 식별 타켓 데이터인 Dynamic Detection은 레이다 사용자 인터페이스(UI)에 표출된다.
상기 타켓 식별 처리부(44)에서의 Range Gate의 신호전력 상호 비교 및 Spoke의 신호전력 상호 비교를 통한 탐지 기준 충족 조건 공식은 다음과 같다.
1) PeakRange(Target Power(Azimuth, Range) >= Target Power(Azimuth, Range-1) & Target Power(Azimuth, Range) >= Target Power(Azimuth, Range+1))
2) PeakAzimuth(Target Power(Azimuth, Range) >= Target Power(Azimuth-1, Range) & Target Power(Azimuth, Range) >= Target Power(Azimuth+1, Range))
상기에서, PeakRange는 Range Gate(Range bin)와 DRAM(90)의 Spoke Index의 행렬에 저장된 값들 중 Range Gate(Range bin)의 신호전력을 상호 비교 분석해서 더 큰 값을 추출하게 되며, Range Gate는 거리 범위에 동기하여 발생시키는 전기적인 신호이다.
PeakAzimuth는 Range Gate(Range bin)와 DRAM(90)의 Spoke Index의 행렬에 저장된 값들 중 Spoke의 신호전력을 상호 비교 분석해서 더 큰 값을 추출한다.
도 5는 타켓 식별 처리부(44)에서 타켓 리포트를 생성하기 위한 탐지 기준의 로직 회로 예시도이다.
도 6은 DRAM(90)의 스포크 스토어(92)에 저장 처리되는 Target Power와 Clutter Power의 그래프로서, Target Power와 Clutter Power의 파형이 동일하다.
상기 도 6에 의한 그래프를 설명하면 레이다 운용 전 활주로 표면을 스캔하면 클러터에 대한 Power를 수집할 수 있고, 이러한 클러터는 본 발명이 탐지하고자 하는 Target 외의 모든 수신된 신호이므로 활주로 표면(깨끗한 표면, 콘크리트 및 아스팔트 조각, 활주로상에 마킹된 페인트, 굴곡진 표면, 크랙 등)에 설치된 건출물(등화, 항공기에 필요한 타워 등)에 잔디밭(갈대, 풀 등) 대한 수신 전력이다.
본 발명은 빔 데이터 프로세싱부(43)에 RF Power가 수신되면, RF Power 기준으로 저역 통과 필터(LPF)에 의하여 수신기 잡음성분을 제외하고 Tartget Power 및 Clutter Power를 생성하여 Spoke Store에 저장처리됨을 알 수 있다.
도 7은 클러터 파형과 클러터 학습 그래프를 나타낸 그래프로서, 최종 타켓을 확정시키기 위하여 클러터 파워에 대한 일정한 평균값을 스캔 처리하여 DRAM(90)에 저장된 클러터 파형과 클러터 학습 파형 도면이다.
도 8은 타켓 식별 처리부(44)에서 임계값을 정하지 않은 상태의 Tartget Power 파형을 도시한 그래프이다.
도 9는 타켓 식별 처리부(44)에서 Minimum Target Threshold를 통해 얻어진 Tartget Power 파형 그래프로서, 예를 들어 -45dB로 임계값을 설정하면 -45dB 이하의 신호레벨을 제외한 표적 타켓을 얻을 수 있고, 이 경우에는 탐지하고자 하는 타켓 이외에 콘크리트 및 아스팔트 조각, 그리고 활주로상에 마킹된 페인트 또한 보고 될 수 있다.
도 10은 타켓 식별 처리부(44)를 통하여 얻어진 최종 타켓을 나타낸 그래프로서, Dynamic Threhold를 설정하여 학습 클러터를 통하여 얻어진 클러터 평균값을 조절하게 함으로써 Tartget Power와 차 성분을 제외한 정확도가 높은 최종 탐지 타켓을 얻을 수 있다.
예컨대 Dynamic Threhold(동적 임계값)를 9dB로 설정하면, 전체적으로 Clutter Power가 9dB 증가하게 되고 여기서 Target Power와 차 성분을 제외한 성분 즉, 도 10과 같이 1번(FOD)만 보고하게 된다.
따라서, 탐지 타켓의 설정 방위각 및 거리에 위치한 표적 타켓을 설정된 정적 임계값 및 설정된 동적 임계값에 의하여 비행기 이착륙시 위해를 가할 수 있는 표적 타켓의 크기(예 : -30dBsm : 지름 3.8cm)를 오차 없이 정확하게 검출하여 보고하도록 함으로써 이물질의 흡입 또는 충돌에 의한 비행기 동체의 파손 등을 방지하여 비행기의 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속 하는 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
10 : 송신기 20 : 수신기
30 : 파형 발생기 40 : 레이다 센서 프로세서
41 : 레이다 헤드 인터페이스 42 : FFT
43 : 빔 데이터 프로세싱부 44 : 타켓 식별 처리부
90 : DRAM

Claims (5)

  1. 파형발생기(30)의 신호와 입력된 타켓 신호를 처리하는 수신기(20)와; 수신기(20)에서 처리된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 회로부(80)와; 상기 ADC 회로부(80)로부터 수신된 신호를 처리하여 타켓을 탐지하는 FPGA(40A)를 포함한 레이다 센서 프로세서(40)로 구성된 FMCW 레이다 시스템에 있어서, 상기 FPGA(40A)는 수신 안테나(21)로부터 수신된 방위각 신호와 타켓 탐지 데이터의 타이밍을 동기화시킴과 동시에 도플러 효과에 의한 오차를 보정 처리하는 레이다 헤드 인터페이스(41)와; 상기 레이다 헤드 인터페이스(41)로 부터의 거리 및 방위각이 포함된 타켓의 송수신전력을 고속 푸리에 변환시켜 원시 스포크 데이터를 DRAM(90)의 원시 스포크 스토어(91)에 윈도우잉 저장 처리하는 FFT(42)와; DRAM(90)에 저장된 원시 스포크 출력 타켓 신호 중 방위각 범위 내에 위치한 타켓 이외의 활주로 영역상의 이물질 전력 신호 및 활주로 표면상의 이물질 전력 신호를 스캔 처리하여 클러터 매핑 시켜 탐지하고자 하는 타켓을 1차적으로 탐지 처리하여 DRAM(90)의 스포크 스토어(92)에 스포크 데이터를 저장시킴과 동시에 스포크 스토어(92)에 저장된 1차 스포크 데이터를 지오마스크 설정 처리하는 빔 데이터 프로세싱부(43)와; 빔 데이터 프로세싱부(43)에서 처리된 1차 타켓 스포크 데이터 신호 중 정해진 기준 임계값 이하의 타켓 전력 신호를 제외한 최고조의 검출 신호를 비교분석하여 2차 최종 타켓 신호로 추출하여 DRAM(90)의 검출 리포트(93)로 저장 처리하는 타켓 식별 처리부(44);를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 레이다 타켓 탐지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 타켓 식별 처리부(44)에서의 정적 임계값 및 동적 임계값에 의한 타켓 탐지 기준 조건
    1) TP (Target Power - RF Power) >= threshold_static_dB
    2) TC (Target Power - Clutter Power) >= threshold_dynamic_dB
    3) RCSMin Target Power >= threshold_min_target_dB
    을 충족하도록 함을 특징으로 하는 레이다 타켓 탐지 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 타켓 식별 처리부(44)에서의 타켓 탐지 기준 조건에 Geomask를 설정하도록 함을 특징으로 하는 레이다 타켓 탐지 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 타켓 식별 처리부(44)에서의 Range Gate의 신호전력 상호 비교 및 Spoke의 신호전력 상호 비교를 통한 탐지 기준 충족 조건
    1) PeakRange(Target Power(Azimuth, Range) >= Target Power(Azimuth, Range-1) & Target Power(Azimuth, Range) >= Target Power(Azimuth, Range+1))
    2) PeakAzimuth(Target Power(Azimuth, Range) >= Target Power(Azimuth-1, Range) & Target Power(Azimuth, Range) >= Target Power(Azimuth+1, Range))
    을 충족하도록 함을 특징으로 하는 레이다 타켓 탐지 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 타켓 식별 처리부(44)에서의 정적 임계값 및 동적 임계값에 의한 타켓 탐지 기준 조건 및 타켓 식별 처리부(44)에서의 Range Gate의 신호전력 상호 비교 및 Spoke의 신호전력 상호 비교를 통한 탐지 기준 충족 조건을 동시에 만족할 경우 최종 탐지 타켓인 최소 RCS 크기 값을 검출하여 표시하도록 함을 특징으로 하는 레이다 타켓 탐지 시스템.

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