KR102426084B1 - The method of estimating the initial tracking time of a radar, the method of operating a radar using the same, and the system thereof - Google Patents

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KR102426084B1 KR1020200140712A KR20200140712A KR102426084B1 KR 102426084 B1 KR102426084 B1 KR 102426084B1 KR 1020200140712 A KR1020200140712 A KR 1020200140712A KR 20200140712 A KR20200140712 A KR 20200140712A KR 102426084 B1 KR102426084 B1 KR 102426084B1
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Abstract

본 발명은 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법, 이를 이용한 레이더 운용 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법은 표적의 예상 궤적을 생성하는 단계, 상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 상대 속도가 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내에 있는 제1 구간을 추출하는 단계, 상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 고각 속도와 방위각 속도가 각각 상기 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 이하인 제2 구간을 추출하는 단계, 상기 제1 구간 내지 제2 구간의 교집합인 조건 만족 구간을 추출하는 단계 및 상기 조건 만족 구간으로부터 상기 레이더의 초기 추적 위치 및 초기 추적 시간을 추정하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for estimating an initial tracking time of a radar, a method for operating a radar using the same, and a system for the same. extracting a first section from the trajectory in which the relative velocity of the target is within a detectable speed range of the radar, wherein the elevation angular velocity and the azimuth velocity of the target from the predicted trajectory are less than or equal to the maximum elevation angular velocity and the maximum azimuth velocity of the radar positioner, respectively extracting a second section, extracting a conditional satisfaction section that is an intersection of the first to second sections, and estimating an initial tracking position and initial tracking time of the radar from the conditional satisfaction section.

Description

레이더의 초기 추적 시점 추정 방법, 이를 이용한 레이더 운용 방법 및 그 시스템{THE METHOD OF ESTIMATING THE INITIAL TRACKING TIME OF A RADAR, THE METHOD OF OPERATING A RADAR USING THE SAME, AND THE SYSTEM THEREOF}The method of estimating the initial tracking time of radar, the method of operating the radar using the same, and the system thereof

본 발명은 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미리 예측할 수 있는 궤적을 갖는 표적을 추적하기 위한 초기 추적 시점을 추정하는 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for estimating an initial tracking time of a radar, and more particularly, to a method and system for estimating an initial tracking time of a radar for estimating an initial tracking time for tracking a target having a trajectory that can be predicted in advance it's about

레이더는 중심축 기준 표적 신호의 도래각을 추정하기 위하여 각 안테나로 입력된 신호들의 위상차를 이용한다. 이 때, 안테나의 중심축을 기준으로 일정 범위를 벗어나게 되면, 도래각 에일리어싱(Aliasing)이 발생하며, 이러한 현상이 일어나는 지점을 각도 모호성(Angle Unambiguity)이 일어나는 지점이라고 한다. 아래 수학식 1을 통하여 각도 모호성이 일어나는 지점을 계산할 수 있다. 이 때 λ는 파장, d는 안테나 중심 간의 거리이다.The radar uses the phase difference between signals input to each antenna in order to estimate the angle of arrival of the central axis reference target signal. At this time, when the antenna is out of a predetermined range with respect to the central axis of the antenna, angle of arrival aliasing occurs, and the point at which this phenomenon occurs is referred to as a point at which angle ambiguity occurs. A point at which angular ambiguity occurs can be calculated through Equation 1 below. In this case, λ is the wavelength and d is the distance between the antenna centers.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020114344384-pat00001
Figure 112020114344384-pat00001

도 1은 안테나의 각도 모호성이 일어나지 않는 각도 폭(B)과 주 빔 폭(A)을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining an angular width (B) and a main beam width (A) in which angular ambiguity of an antenna does not occur.

도 1을 참조하면, 각도 모호성이 없는 각도 범위(B)에 비하여 주 빔 폭(A)이 더 좁은(Narrow) 것을 확인할 수 있다. 상술한 바와 같이 레이더의 도래각 에일리어싱 발생을 방지하기 위하여, 일반적으로 안테나 설계 시 각도 모호성이 없는 각도 범위(B)에 비하여 주 빔 폭(A)이 더 좁게 설계된다.Referring to FIG. 1 , it can be seen that the main beam width A is narrower than the angle range B without angular ambiguity. As described above, in order to prevent the occurrence of aliasing of the radar angle, the main beam width A is generally designed to be narrower than the angle range B without angular ambiguity when designing the antenna.

그러나, 레이더를 실제로 운용하여 가까운 거리에 있는 표적을 계측할 때, 주 빔 외에 존재하는 부 빔(Side beam) 신호들에 의해 모호성 없는 각도 범위(B) 밖의 신호도 탐지될 수 있다. 모호성 없는 각도 범위(B) 밖의 신호에 의하여 레이더는 실제 표적 방향이 아닌 다른 방향을 지향하게 될 수 있다. However, when measuring a target at a close distance by actually operating the radar, a signal outside the angular range B without ambiguity may also be detected by side beam signals existing in addition to the main beam. Signals outside the unambiguous angular range (B) may cause the radar to point in a direction other than the actual target direction.

한국 등록특허공보 등록번호 10-2102232(2020.04.20.)호는 레이더 수신기 및 그 레이더 탐지 방법에 관한 것으로, 복수의 배열 채널을 포함하는 레이더 수신기의 레이더 탐지 방법은 사이드 로브를 억제한 제1 빔 패턴을 생성하기 위한 제1 파라미터 및 의도적으로 상기 사이드 로브를 생성한 제2 빔 패턴을 생성하기 위한 제2 파라미터를 산출하는 단계; 각 배열 채널에 수신된 수신신호에 상기 제1 파라미터를 적용하여 상기 제1 빔 패턴에 대응하도록 빔 성형된 제1 신호를 산출하는 단계; 상기 각 배열 채널에 수신된 수신신호에 상기 제2 파라미터를 적용하여 상기 제2 빔 패턴에 대응하도록 빔 성형된 제2 신호를 산출하는 단계; 및 상기 제2 신호로부터 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 공통 성분을 제거하는 단계를 포함한다.Korean Patent Registration No. 10-2102232 (2020.04.20.) relates to a radar receiver and a radar detection method thereof. The radar detection method of a radar receiver including a plurality of array channels includes a first beam with side lobes suppressed. calculating a first parameter for generating a pattern and a second parameter for generating a second beam pattern in which the side lobe is intentionally generated; calculating a first signal beam-formed to correspond to the first beam pattern by applying the first parameter to the received signal received in each array channel; calculating a second signal beam-formed to correspond to the second beam pattern by applying the second parameter to the received signal received in each of the array channels; and removing a common component of the first signal and the second signal from the second signal.

그러나 이러한 방식은 도래각 에일리어싱 문제를 해결할 수 있으나, 표적이 탄도 미사일과 같은 고속의 비행 물체일 경우, 레이더의 탐지 가능 속도, 레이더 포지셔너의 각도 변경 속도 및 레이더의 트랙 필터 구동 시간과 같은 레이더 구동 특성상의 한계로 인하여 레이더를 이용하여 표적을 안정적으로 추적할 수 없다는 문제점이 존재한다.However, this method can solve the aliasing problem of the angle of arrival, but when the target is a high-speed flying object such as a ballistic missile, the radar driving characteristics such as the detectable speed of the radar, the speed of changing the angle of the radar positioner, and the driving time of the radar track filter There is a problem that the target cannot be stably tracked using the radar due to the limitation of the

1. 한국 등록특허공보 등록번호 10-2102232(2020.04.20.)호1. Korea Patent Publication No. 10-2102232 (2020.04.20.)

본 발명이 해결하고자 하는 제1 기술적 과제는 안정적으로 표적을 추적하기 위한 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법을 제공하는 것이다.A first technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for estimating an initial tracking time point of a radar for stably tracking a target.

본 발명이 해결하고자 하는 제2 기술적 과제는 상술한 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법을 이용한 레이더 운용 방법을 제공하는 것이다.A second technical problem to be solved by the present invention is to provide a radar operating method using the above-described method for estimating the initial tracking time of the radar.

본 발명이 해결하고자 하는 제3 기술적 과제는 상술한 레이더 운용 방법을 이용한 레이더 추적 시스템을 제공하는 것이다.A third technical problem to be solved by the present invention is to provide a radar tracking system using the above-described radar operating method.

상술한 제1 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 방법으로, 표적의 예상 궤적을 생성하는 단계, 상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 상대 속도가 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내에 있는 제1 구간을 추출하는 단계, 상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 고각 속도와 방위각 속도가 각각 상기 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 이하인 제2 구간을 추출하는 단계, 상기 제1 구간 내지 제2 구간의 교집합인 조건 만족 구간을 추출하는 단계 및 상기 조건 만족 구간으로부터 상기 레이더의 초기 추적 위치 및 초기 추적 시간을 추정하는 단계를 포함하는 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법을 제공한다.In order to solve the first technical problem described above, an embodiment of the present invention is a method performed by a computing device, comprising: generating an expected trajectory of a target; extracting a first section within a range; extracting a second section in which the elevation angular velocity and the azimuth velocity of the target are equal to or less than the maximum elevation angular velocity and the maximum azimuth velocity of the radar positioner, respectively, from the predicted trajectory; There is provided a method for estimating an initial tracking time of the radar, comprising the steps of extracting a condition satisfaction section that is an intersection of a second section and estimating an initial tracking position and an initial tracking time of the radar from the condition satisfaction section.

상기 제2 구간을 추출하는 단계는, 상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 고각 속도가 상기 레이더 포지셔너의 고각 최대 구동 속도 이하인 고각 추적 가능 구간을 추출하는 단계, 상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 방위각 속도가 상기 레이더 포지셔너의 방위각 최대 구동 속도 이하인 방위각 추적 가능 구간을 추출하는 단계 및 상기 고각 추적 가능 구간과 상기 방위각 추적 가능 구간의 교집합으로부터 제2 구간을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.The step of extracting the second section may include: extracting an elevation trackable section in which the target elevation velocity is equal to or less than the maximum elevation driving speed of the radar positioner from the predicted trajectory; It may include extracting an azimuth trackable section that is less than or equal to the maximum azimuth driving speed of the positioner, and extracting a second section from the intersection of the elevation trackable section and the azimuth trackable section.

상기 고각 추적 가능 구간 및 상기 방위각 추적 가능 구간은 상기 표적이 상기 레이더의 최저 고각 지점 이상의 고각 값을 가질 수 있다.In the elevation-trackable section and the azimuth-trackable section, the target may have an elevation value greater than or equal to a lowest elevation point of the radar.

상기 조건 만족 구간은 상기 표적이 상기 레이더의 빔 폭 내에 존재하는 시간이 상기 레이더의 트랙 필터 동작에 필요한 최소 시간보다 긴 구간일 수 있다.The condition satisfaction section may be a section in which a time during which the target exists within a beam width of the radar is longer than a minimum time required for a track filter operation of the radar.

상기 표적의 예상 궤적을 생성하는 단계는, 탄도 방정식에 따라 표적의 사격 방향 및 초기 속도에 의하여 탄의 궤적을 미리 예측하는 단계일 수 있다.The generating of the expected trajectory of the target may be a step of predicting in advance the trajectory of the bullet based on the shooting direction and initial velocity of the target according to a ballistic equation.

상술한 제2 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 컴퓨팅 장치에 의하여 수행되는 방법에 있어서, 표적의 사격 방향 및 초기 속도를 감지하는 단계, 레이더의 초기 추적 시점 및 초기 추적 위치를 산출하는 단계, 상기 초기 추적 좌표를 지향하도록 상기 레이더를 배치하는 단계, 상기 초기 추적 시점에 상기 레이더의 추적 모드를 활성화하는 단계 및 상기 표적으로 송신 빔을 지향하는 단계를 포함하고, 상기 레이더의 초기 추적 시점 및 초기 추적 위치를 추정하는 단계는 표적의 예상 궤적으로부터, 상기 표적의 상대 속도, 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 및 상기 레이더의 트랙 필터 동작에 따른 조건 만족 구간을 추출하고, 상기 조건 만족 구간으로부터 상기 초기 추적 시점 및 상기 초기 추적 위치를 추정하는 것인 레이더 운용 방법을 제공한다.In order to solve the second technical problem described above, an embodiment of the present invention is a method performed by a computing device, the step of detecting a shooting direction and an initial speed of a target, and calculating the initial tracking time and initial tracking position of the radar positioning the radar to direct the initial tracking coordinates, activating a tracking mode of the radar at the initial tracking time, and directing a transmission beam to the target; In the estimating of the starting point and the initial tracking position, a conditional satisfaction section according to the relative speed of the target, the maximum elevation and maximum azimuth velocity of the radar positioner, and the track filter operation of the radar is extracted from the expected trajectory of the target, and the condition It provides a radar operating method of estimating the initial tracking time and the initial tracking position from the satisfaction section.

상기 조건 만족 구간은, 상기 예상 궤적으로부터 추출된 상기 표적의 상대 속도가 상기 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내에 있는 제1 구간과, 상기 예상 궤적으로부터 추출된 상기 표적의 고각 속도와 방위각 속도가 각각 상기 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 이하인 제2 구간의 일 수 있다. 또한, 상기 조건 만족 구간은, 상기 표적이 상기 레이더의 최저 고각 지점 이상의 고각 값을 갖는 구간일 수 있다.The condition satisfaction section includes a first section in which the relative speed of the target extracted from the predicted trajectory is within a detectable speed range of the radar, and the elevation angular velocity and the azimuth velocity of the target extracted from the predicted trajectory are respectively the radar It may be in the second section that is less than or equal to the maximum elevation angular velocity and the maximum azimuth velocity of the positioner. Also, the condition satisfaction section may be a section in which the target has an elevation value greater than or equal to the lowest elevation point of the radar.

상기 예상 궤적은 탄도 방정식에 따라 상기 표적의 사격 방향 및 초기 속도에 의하여 생성되는 것일 수 있다. The predicted trajectory may be generated by the shooting direction and initial velocity of the target according to a ballistic equation.

상술한 방법들은 컴퓨팅 장치로 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로 제공되고, 실행될 수 있다.The above-described methods may be provided and executed in the form of a computer program stored in a medium readable by a computing device.

상술한 제3 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 표적을 향하여 빔을 송출하고 반사된 빔을 이용하여 상기 표적의 정보를 획득하는 레이더, 상기 레이더의 지향 및 위치를 변경하는 레이더 포지셔너 및 상기 레이더 및 상기 레이더 포지셔너를 구동하는 레이더 제어 장치를 포함하고, 상기 레이더 제어 장치는 표적의 예상 궤적을 생성하고, 상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 상대 속도가 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내에 있는 제1 구간을 추출하고, 상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 고각 속도와 방위각 속도가 각각 상기 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 이하인 제2 구간을 추출하고, 상기 제1 구간 내지 상기 제2 구간의 교집합인 조건 만족 구간을 추출하고, 상기 조건 만족 구간으로부터 상기 레이더의 초기 추적 위치 및 초기 추적 시간을 추정하는 레이더 시스템을 제공한다.In order to solve the third technical problem described above, an embodiment of the present invention provides a radar that transmits a beam toward a target and acquires information on the target using a reflected beam, and a radar positioner that changes the direction and position of the radar and a radar control device for driving the radar and the radar positioner, wherein the radar control device generates a predicted trajectory of the target, and from the predicted trajectory, a first relative speed of the target is within a detectable speed range of the radar. extracting a section, and extracting a second section in which the elevation angular velocity and the azimuth velocity of the target are equal to or less than the maximum elevation angular velocity and the maximum azimuth velocity of the radar positioner, respectively, from the predicted trajectory, and the intersection of the first section and the second section Provided is a radar system for extracting a conditional satisfaction section and estimating an initial tracking position and an initial tracking time of the radar from the conditional satisfaction section.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 초기 추적 시점 추정 방법은 표적과 레이더의 특성을 파악하여 적절한 초기 추적 시점을 추정함으로써, 모호성 없는 각도 범위 밖의 신호가 탐지되어 레이더가 실제 표적 방향이 아닌 다른 방향을 지향하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 레이더의 탐지 가능 속도 범위, 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도, 최대 방위각 속도 및 트랙 필터 동작에 소요되는 시간을 고려함으로써, 레이더가 표적을 안정적으로 추적할 수 있다.In the radar initial tracking time estimation method according to an embodiment of the present invention, by estimating an appropriate initial tracking time by identifying characteristics of a target and a radar, a signal outside the angular range without ambiguity is detected, and the radar detects a direction other than the actual target direction. orientation can be prevented. In addition, by considering the detectable speed range of the radar, the maximum elevation velocity of the radar positioner, the maximum azimuth velocity, and the time required for the track filter operation, the radar can track the target stably.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 안테나의 각도 모호성이 일어나지 않는 각도 범위와 주 빔 폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 예측 가능한 궤적을 갖는 표적을 레이더를 이용하여 추적하는 방법을 도시하는 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 위치 Ti에서 레이더의 지향 방향과 표적의 진행방향을 도시하는 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시된 각 안테나 간 위상 차를 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법을 도시하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 운용 방법을 도시하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 8은 표적의 예상 궤적 생성 결과를 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 라이더의 초기 추적 시점 및 초기 추적 위치를 추정하고, 이를 표적의 예상 궤적 상에 도시한 그래프이다.1 is a diagram for explaining an angular range and a main beam width in which angular ambiguity of an antenna does not occur.
2 is a conceptual diagram illustrating a method of tracking a target having a predictable trajectory using a radar.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a direction in which a radar is directed and a traveling direction of a target at a position Ti shown in FIG. 2 .
FIG. 4 is a graph illustrating a phase difference between the respective antennas shown in FIG. 3 .
5 is a flowchart illustrating a method for estimating an initial tracking time point of a radar according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of operating a radar according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating a radar system according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing a result of generating an expected trajectory of a target.
9 is a graph illustrating an initial tracking time point and an initial tracking position of a rider, and showing this on an expected trajectory of a target according to an embodiment of the present invention.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the present invention is susceptible to various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and shown in the drawings and will be described in detail below. However, it is not intended to limit the invention to the particular form disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents and substitutions consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

본 명세서 상에 사용되는 “구성된다” 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. As used herein, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, and some components or some of them It should be construed that steps may not be included, or may further include additional components or steps.

또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as "unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, such elements, components, regions, layers and/or regions are not It will be understood that they should not be limited by these terms.

이하 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하 도면 상의 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고, 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. With reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and repeated descriptions of the same components are omitted.

도 2는 예측 가능한 궤적을 갖는 표적을 레이더를 이용하여 추적하는 방법을 도시하는 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a method of tracking a target having a predictable trajectory using a radar.

도 2를 참조하면, 레이더 시스템(20)은 레이더(21) 및 레이더 포지셔너(23)를 포함한다. 표적(T)는 발사 장치(10)로부터 발사되어 예상 궤적(11)을 따라 이동한다.Referring to FIG. 2 , the radar system 20 includes a radar 21 and a radar positioner 23 . The target T is fired from the launch device 10 and moves along the expected trajectory 11 .

발사 장치(11)는 미리 예측할 수 있는 궤적을 갖는 표적(T)을 발사하기 위한 장치일 수 있다. 일 예로, 발사 장치(11)는 화포 체계 사격 장치일 수 있으며, 발사 장치(11)가 발사하는 표적(T)은 화포 체계 사격에 사용되는 탄일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The launch device 11 may be a device for launching a target T having a trajectory that can be predicted in advance. For example, the launch device 11 may be a gun system shooting device, and the target T fired by the launch device 11 may be a bullet used for gun system shooting, but is not limited thereto.

표적(T)의 예상 궤적(11)은 발사 장치(11)의 발사 위치, 발사 속도 및 발사 방향, 바람의 방향 및 세기와 같은 환경 정보에 기초하여 추정될 수 있다. 표적(T)의 화포 체계 사격에 사용되는 탄일 경우, 표적(T)의 예상 궤적(11)은 탄도 방정식에 따라 예측될 수 있다. 이 때, 탄도 방정식은 외부력과 같은 고려 요소 및 가정에 따라 여러 형태로 유도될 수 있으며, 수정 질점 해석 또는 강체 해석에 따라 유도될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The predicted trajectory 11 of the target T may be estimated based on environmental information such as the firing position, the firing speed and the firing direction of the firing device 11, and the direction and strength of the wind. In the case of a bullet used for firing the target T in the artillery system, the expected trajectory 11 of the target T may be predicted according to the ballistic equation. In this case, the ballistic equation may be derived in various forms according to factors and assumptions, such as external forces, and may be derived according to a quartz point analysis or a rigid body analysis, but is not limited thereto.

레이더 시스템(20)은 적어도 하나의 안테나를 포함하는 레이더(21)와 상기 레이더(21)의 위치 및 지향을 변경하기 위한 레이더 포지셔너(23)를 포함한다.The radar system 20 includes a radar 21 including at least one antenna and a radar positioner 23 for changing the position and orientation of the radar 21 .

레이더(21)는 표적(T)을 지향하여 빔을 송출하고, 반사되어 돌아오는 빔을 이용하여 표적(T)을 탐지한다. 레이더(21)는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있으며, 복수의 안테나를 포함할 수 있다. 레이더(21) 안테나는 모호성 없는 각도 범위(B)보다 작은 주 빔폭(A)을 가질 수 있다.The radar 21 transmits a beam directed at the target T, and detects the target T using the reflected beam. The radar 21 may include at least one antenna, and may include a plurality of antennas. The radar 21 antenna may have a main beamwidth A that is less than the angular range B without ambiguity.

레이더 포지셔너(23)는 레이더(21) 지향 방향의 고각과 방위각을 변경하기 위한 장치를 포함한다. 레이더 포지셔너(23)는 서보 모터 및 서보 프로세서를 포함하는 기계적 장치 이거나, 도체, 유전체 또는 자성체의 배열 등을 이용한 전자 빔 조향 장치이거나, 또는 이들의 조합일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 레이더 포지셔너(23)는 레이더(21)의 수직 또는 수평 위치를 변경하기 위한 장치를 더 포함할 수 있다.The radar positioner 23 includes a device for changing the elevation and azimuth of the radar 21 oriented direction. The radar positioner 23 may be a mechanical device including a servo motor and a servo processor, an electron beam steering device using an arrangement of a conductor, a dielectric, or a magnetic material, or a combination thereof. In an embodiment of the present invention, the radar positioner 23 may further include a device for changing the vertical or horizontal position of the radar 21 .

레이더 포지셔너(23)는 레이더 제어 장치(미도시)로부터 레이더(21)의 지향 방향을 지시 받고, 레이더(21)를 표적(T)의 초기 추적 위치를 향하여 지향할 수 있다. 또한, 레이더(21)의 추적 모드가 활성화되었을 때, 표적(T)을 따라 레이더(21)의 고각, 방위각, 수평 위치 및 수직 위치를 변경하여 표적(T)을 지속적으로 추적할 수 있다.The radar positioner 23 may receive an instruction from the radar control device (not shown) in the direction of the radar 21 , and may direct the radar 21 toward the initial tracking position of the target T. In addition, when the tracking mode of the radar 21 is activated, it is possible to continuously track the target T by changing the elevation angle, azimuth, horizontal position, and vertical position of the radar 21 along the target T.

표적(T)이 탄도 방정식을 따라 비행하는 경우, 예상 궤적(11)은 포물선 형태의 탄도일 수 있다. 보다 안정적이고 정밀한 표적(T)의 추적을 위하여, 레이더(21)가 표적(T)을 포착하는 초기 추적 위치(Ti)는 발사 장치(10)로부터 발사된 이후, 예상 궤적(11)의 정점에 도달하기 전일 수 있다. 즉, 초기 추적 위치(Ti)는 표적(T)이 발사 장치(10)로부터 발사되며 얻게 되는 추진력 또는 추력이 항력 및 중력에 의하여 감소되어 레이더(21)의 탐지 가능 속도 범위 내에 있게 되는 시점의 위치일 수 있다.When the target T flies according to the ballistic equation, the expected trajectory 11 may be a parabolic trajectory. For more stable and precise tracking of the target T, the initial tracking position T i at which the radar 21 captures the target T is the apex of the expected trajectory 11 after being launched from the launch device 10 . may be before reaching That is, the initial tracking position Ti is the position at which the target T is launched from the launch device 10 and the thrust or thrust obtained is reduced by drag and gravity and is within the detectable speed range of the radar 21 . can be

도 3은 도 2에 도시된 Ti 점에서 레이더의 지향 방향과 표적의 진행방향을 도시하는 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시된 레이더의 각 안테나 간 위상 차를 도시하는 그래프이다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a direction in which a radar is directed and a traveling direction of a target at a point T i shown in FIG. 2 , and FIG. 4 is a graph illustrating a phase difference between antennas of the radar illustrated in FIG. 3 .

도 3 및 도4를 참조하면, 표적(T)은 발사 장치(10)로부터 발사되어 레이더(21)의 모호성 없는 각도 범위(B) 및 주 빔 폭(A)을 가로질러 진행한다. 이 때, 모호성 없는 각도 범위(B) 내에 표적이 존재할 때에도, 도 4에 도시된 바와 같이 안테나에 위상 차가 발생할 수 있다. 따라서 부 빔 신호들에 의한 각도 모호성이 없이 표적(T)의 정확한 위상을 탐지하기 위해서는 레이더(21)를 기준으로 표적(T)의 상대 속도, 고각 각속도, 방위 각속도, 트랙 필터에 필요한 최소 소요 시간 및 최저 고각 지점을 고려하여, 표적(T)이 주 빔 폭(A) 내에 존재하는 시간이 충분할 수 있도록 레이더(21)의 초기 추적 시점 및 위치를 결정하여야 한다.3 and 4 , the target T is launched from the launch device 10 and travels across the unambiguous angular range B and the main beam width A of the radar 21 . At this time, even when a target exists within the angular range B without ambiguity, a phase difference may occur in the antenna as shown in FIG. 4 . Therefore, in order to detect the correct phase of the target T without angular ambiguity due to the sub-beam signals, the relative velocity of the target T, the elevation angular velocity, the azimuth angular velocity, and the minimum required time for the track filter with respect to the radar 21 . and the lowest elevation point, the initial tracking time and position of the radar 21 must be determined so that the time that the target T is within the main beam width A can be sufficient.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법을 도시하는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method for estimating an initial tracking time point of a radar according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법은 표적의 예상 궤적 생성 단계(S101), 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내의 제1 구간 추출 단계(S103), 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 범위 내의 제2 구간 추출 단계(S105), 조건 만족 구간 추출 단계(S107) 및 레이더의 초기 추적 위치 및 초기 추적 시점 추정 단계(S109)를 포함한다.Referring to FIG. 5 , the method for estimating the initial tracking time of a radar according to an embodiment of the present invention includes a step of generating an expected trajectory of a target (S101), a step of extracting a first section within a detectable speed range of the radar (S103), and a radar positioner. a second section extraction step (S105), a condition satisfaction section extraction step (S107), and an initial tracking position and initial tracking time estimation step (S109) of the radar within the maximum elevation angular velocity and maximum azimuth velocity range.

표적의 예상 궤적 생성 단계(S101)에서는, 발사 장치의 발사 위치, 발사 속도 및 발사 방향과 바람의 방향과 같은 외부적 요인들을 고려하여 표적의 예상 궤적을 생성한다. 표적이 화포 체계 사격에 사용되는 탄일 경우, 표적의 예상 궤적은 탄도 방정식에 따라 예측될 수 있다. 이 때, 탄도 방정식은 외부력과 같은 고려 요소 및 가정에 따라 여러 형태로 유도될 수 있다.In the generating the expected trajectory of the target ( S101 ), the predicted trajectory of the target is generated in consideration of external factors such as the firing position, the firing speed, and the firing direction and the wind direction of the launch device. If the target is a bullet used for firing an artillery system, the expected trajectory of the target can be predicted according to the ballistic equation. In this case, the ballistic equation may be derived in various forms depending on factors and assumptions, such as external forces.

레이더의 탐지 가능 속도 범위 내의 제1 구간 추출 단계(S103)에서, 예상 궤적을 따라 표적이 이동할 때 표적의 상대 속도와 레이더의 탐지 가능 속도 범위를 비교하여, 상기 예상 궤적으로부터 표적의 상대 속도가 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내에 있는 제1 구간을 추출한다.In the step of extracting the first section within the detectable speed range of the radar (S103), when the target moves along the expected trajectory, the relative speed of the target is compared with the detectable speed range of the radar, and the relative speed of the target from the predicted trajectory is determined by the radar. The first section is extracted within the detectable speed range of .

레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 범위 내의 제2 구간 추출 단계(S105)에서, 예상 궤적을 따라 표적이 이동할 때, 표적의 고각 속도와 방위각 속도를 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도와 비교하여 제2 구간을 추출한다.In the second section extraction step (S105) within the maximum elevation angular velocity and maximum azimuth velocity range of the radar positioner, when the target moves along the expected trajectory, the elevation angular velocity and azimuth velocity of the target are combined with the maximum elevation angular velocity and maximum azimuth velocity of the radar positioner. The second section is extracted by comparison.

표적의 고각 속도 또는 표적의 방위각 속도가 레이더 포지셔너의 서보 모터 최대 각속도 또는 전자 빔 조향의 최대 회전 속도를 초과하는 경우, 표적의 상대 속도가 레이더의 탐지 가능 속도 범위 이내에 있어도, 정상 추적이 불가능하다.If the target's elevation angular velocity or the target's azimuth velocity exceeds the maximum angular velocity of the servo motor of the radar positioner or the maximum rotational velocity of the electron beam steering, normal tracking is impossible, even if the relative velocity of the target is within the detectable velocity range of the radar.

따라서, 표적의 고각 속도가 레이더 포지셔너의 고각 최대 구동 속도 이하인 고각 추적 가능 구간을 추출하고, 표적의 방위각 속도가 레이더 포지셔너의 방위각 최대 구동 속도 이하인 방위각 추적 가능 구간을 추출하여, 상기 고각 추적 가능 구간과 방위각 추적 가능 구간의 교집합인 구간을 제2 구간으로 정의할 수 있다.Accordingly, an elevation trackable section in which the target's elevation speed is equal to or less than the maximum elevation driving speed of the radar positioner is extracted, and an azimuth tracking section in which the target's azimuth speed is less than or equal to the maximum azimuth driving speed of the radar positioner is extracted, and the elevation trackable section and A section that is an intersection of the azimuth trackable sections may be defined as the second section.

고각 추적 가능 구간 및 방위각 추적 가능 구간은 각각 표적의 예상 궤적이 레이더의 최저 고각 지점 이상의 고각 값을 갖는 구간으로 한정될 수 있다. 표적이 레이더의 최저 고각 지점 이하에 위치할 경우, 지상 또는 해상 클러터(Clutter)의 강한 반사신호에 의하여 오표적을 탐지할 수 있으며, 다중경로(Multi-path) 반사 신호에 의한 상쇄 간섭으로 인하여 표적의 정상 추적이 불가능할 수 있다. 따라서, 최저 고각 지점을 고려하여 초기 추적 시점 및 위치를 추정함으로써, 클러터 및 다중경로 반사 신호를 효과적으로 제거할 수 있다.Each of the elevation trackable section and the azimuth trackable section may be limited to a section in which the expected trajectory of the target has an elevation value greater than or equal to the lowest elevation point of the radar. When the target is located below the lowest elevation point of the radar, it is possible to detect the wrong target by the strong reflection signal from the ground or sea clutter, and due to the destructive interference by the multi-path reflection signal, Normal tracking of the target may not be possible. Therefore, by estimating the initial tracking time and position in consideration of the lowest elevation point, clutter and multipath reflection signals can be effectively removed.

조건 만족 구간 추출 단계(S107)에서, 제1 구간 및 제2 구간의 교집합으로부터 조건 만족 구간을 추출한다. 이 때, 조건 만족 구간은 표적이 레이더의 주 빔 폭 내에 존재하는 구간일 수 있다. 레이더의 표적 탐지 및 추적 필터 동작에 소요되는 시간 확보를 위하여, 표적이 조건 만족 구간 내에 존재하는 시간이 레이더의 트랙 필터 동작에 필요한 최소 시간보다 더 길 수 있다.In the condition satisfaction section extraction step S107, a condition satisfaction section is extracted from the intersection of the first section and the second section. In this case, the condition satisfaction section may be a section in which the target exists within the main beam width of the radar. In order to secure the time required for the radar target detection and tracking filter operation, the time that the target exists within the condition satisfaction section may be longer than the minimum time required for the radar track filter operation.

레이더의 초기 추적 위치 및 초기 추적 시점 추정 단계(S109)에서, 상기 조건 만족 구간으로부터 레이더의 초기 추적 위치 및 초기 추적 시점을 산출할 수 있다. 즉, 조건 만족 구간의 위치 좌표 시작이 레이더의 초기 추적 위치가 될 수 있으며, 표적이 발사 장치로부터 발사된 시점으로부터 레이더가 표적을 포착하는 시점까지의 시간 간격인 추적을 위한 레이더의 대기 시간을 얻을 수 있다.In the step of estimating the initial tracking position and initial tracking time of the radar ( S109 ), the initial tracking position and the initial tracking time of the radar may be calculated from the condition satisfaction section. That is, the start of the position coordinates of the conditional satisfaction section can be the initial tracking position of the radar, and the waiting time of the radar for tracking, which is the time interval from the time when the target is launched from the launch device to the time when the radar captures the target, can be obtained. can

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 운용 방법을 도시하는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of operating a radar according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더의 운용 방법은 표적의 사격 방향 및 초기 속도를 감지하는 단계(S201), 초기 추적 시점 및 초기 추적 위치를 산출하는 단계(S203), 레이더 초기 지향 배치 단계(S205), 레이더 추적 모드 활성화 단계(S207) 및 표적으로 송신 빔을 지향하는 단계(S209)를 포함한다.Referring to FIG. 6 , the radar operating method according to an embodiment of the present invention includes the steps of detecting a shooting direction and an initial speed of a target (S201), calculating an initial tracking time point and an initial tracking position (S203), and the radar It includes an initial directing placement step (S205), a radar tracking mode activation step (S207), and a step (S209) of directing a transmission beam to a target.

먼저, 표적의 사격 방향 및 초기 속도를 감지하는 단계(S201)는, 기 설정된 계측 데이터 또는 표적의 발사 시 다양한 센서들로부터 입력 받은 값들을 이용하여 표적의 발사 위치, 발사 속도, 발사 방향 및 바람의 방향과 같은 외부적 요인들을 감지한다.First, the step of detecting the firing direction and the initial speed of the target (S201) is performed by using preset measurement data or values input from various sensors when the target is fired to determine the target firing position, firing speed, firing direction, and wind. It senses external factors such as direction.

초기 추적 시점 및 초기 추적 위치를 산출하는 단계(S203)에서, 도 5의 설명에서 상술한 바와 같이 표적의 예상 궤적을 생성하고, 레이더의 탐지 가능 속도 범위, 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도, 최저 고각 지점 및 트랙 필터 구동 시간을 고려하여 초기 추적 위치 및 초기 추적 시점을 추정한다.In the step of calculating the initial tracking time and initial tracking position (S203), the predicted trajectory of the target is generated as described above in the description of FIG. 5, the detectable speed range of the radar, the maximum elevation angular velocity and the maximum azimuth velocity of the radar positioner , the lowest elevation point and the track filter driving time are taken into account to estimate the initial tracking position and initial tracking time.

레이더 초기 지향 배치 단계(S205)에서, 추정된 초기 추적 위치에 따라 레이더 포지셔너는 레이더의 초기 지향을 변경한다. 레이더는 표적이 레이더 초기 추적의 조건을 만족하는 지점인 초기 추적 위치를 지향하여 배치된 후 대기한다. In the radar initial orientation positioning step S205, the radar positioner changes the initial orientation of the radar according to the estimated initial tracking position. The radar waits after being deployed toward the initial tracking position, which is a point where the target satisfies the conditions of the radar initial tracking.

레이더 추적 모드 활성화 단계(S207)에서, 발사 장치로부터 표적의 발사 신호(Trigger)가 입력되면, 레이더는 초기 추적 시점에 따른 대기 시간만큼 대기한 후 추적 모드를 활성화 한다. 이 때, 레이더 포지셔너의 구동에 시간이 필요한 경우, 추적 모드 활성화에 앞서 레이더 포지셔너를 활성화 하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the radar tracking mode activation step S207, when a target firing signal (Trigger) is input from the launch device, the radar waits for a waiting time according to the initial tracking time and then activates the tracking mode. At this time, if time is required to drive the radar positioner, the method may further include activating the radar positioner prior to activating the tracking mode.

표적으로 송신 빔을 지향하는 단계(S209)에서 레이더는 표적을 향하여 송신 빔을 지향하고, 표적의 궤적을 따라 표적을 추적한다. 레이더는 표적으로부터 반사되는 빔을 수신하여, 표적의 속도, 방향, 예상 궤적 및 발사 위치 정보를 산출할 수 있다.In step S209 of directing the transmission beam to the target, the radar directs the transmission beam toward the target and tracks the target along the trajectory of the target. The radar may receive the beam reflected from the target, and calculate the target's velocity, direction, expected trajectory, and launch location information.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법들은 이를 수행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로 제공될 수 있다. 상기 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.The above-described methods according to an embodiment of the present invention may be provided in the form of a computer program stored in a computer-readable medium to perform the method. The computer-readable medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.) and an optically readable medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.).

상술한 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다.C, C++, Java, including various algorithms implemented in a combination of data structures, processes, routines or other programming constructs, similar to what may be implemented as software programming or software elements. , may be implemented in a programming or scripting language such as an assembler.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템을 도시하는 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a radar system according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 레이더 시스템(200)은 표적을 탐지하는 레이더(210), 상기 레이더(210)의 지향 및 위치를 변경하는 레이더 포지셔너(220) 및 레이더 제어장치(230)를 포함한다.Referring to FIG. 7 , the radar system 200 includes a radar 210 that detects a target, a radar positioner 220 that changes the orientation and position of the radar 210 , and a radar controller 230 .

레이더(210)는 표적을 향하여 빔을 송신하고, 반사되어 돌아오는 빔을 이용하여 표적을 탐지한다. 레이더(210)는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있으며, 안테나는 모호성 없는 각도 범위보다 작은 주 빔 폭을 가질 수 있다.The radar 210 transmits a beam toward the target, and detects the target using the reflected beam. The radar 210 may include at least one antenna, and the antenna may have a main beamwidth that is less than the angular range without ambiguity.

레이더 포지셔너(220)는 레이더(210) 지향 방향의 고각과 방위각을 변경하는 장치를 포함한다. 레이더 포지셔너(220)는 서보 모터 및 서보 모터 프로세서를 포함하는 기계적 장치이거나, 도체, 유전체, 자성체 등의 배열을 이용한 전자 빔 조향 장치이거나, 이들의 조합일 수 있다. 레이더 포지셔너(220)는 레이더(210)의 수직 또는 수평 위치를 조절하기 위한 이동 장치를 더 포함할 수 있다.The radar positioner 220 includes a device for changing an elevation angle and an azimuth angle of the radar 210 oriented direction. The radar positioner 220 may be a mechanical device including a servo motor and a servo motor processor, an electron beam steering device using an arrangement of conductors, dielectrics, magnetic materials, or the like, or a combination thereof. The radar positioner 220 may further include a moving device for adjusting the vertical or horizontal position of the radar 210 .

레이더 제어 장치(230)는 레이더(210) 및 레이더 포지셔너(220)를 구동하기 위한 컴퓨팅 장치일 수 있다. 레이더 제어 장치(230)는 표적의 발사 시점, 발사 속도, 발사 방향 및 외부 환경 정보를 입력 받기 위한 입력부 또는 통신부를 포함할 수 있다. 레이더 제어 장치(230)는 상술한 정보 및 초기 추적 시점 추정 프로그램을 저장하기 위한 메모리와 초기 추적 시점을 추정하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다.The radar control device 230 may be a computing device for driving the radar 210 and the radar positioner 220 . The radar control device 230 may include an input unit or a communication unit for receiving information about the launch time, launch speed, launch direction, and external environment of the target. The radar control apparatus 230 may include a memory for storing the above-described information and an initial tracking time estimation program, and a processor for estimating the initial tracking time.

구체적으로, 레이더 제어 장치(230)는, 전형적인 컴퓨터 하드웨어(예컨대, 컴퓨터 프로세서, 메모리, 스토리지, 입력 장치 및 출력 장치, 기타 기존의 컴퓨팅 장치의 구성요소들을 포함할 수 있는 장치; 라우터, 스위치 등과 같은 전자 통신 장치; 네트워크 부착 스토리지(NAS; network-attached storage) 및 스토리지 영역 네트워크 (SAN; storage area network)와 같은 전자 정보 스토리지 시스템)와 컴퓨터 소프트웨어(즉, 컴퓨팅 장치로 하여 금 특정의 방식으로 기능하게 하는 명령어들)의 조합을 이용하여 원하는 시스템 성능을 달성하는 것일 수 있다.Specifically, the radar control device 230 includes typical computer hardware (eg, a device that may include a computer processor, memory, storage, input device and output device, and other components of a conventional computing device; a router, a switch, etc.). Electronic communication devices; electronic information storage systems, such as network-attached storage (NAS) and storage area networks (SANs)) and computer software (i.e., computing devices that allow them to function in a specific way) commands) to achieve the desired system performance.

상술한 바와 같이, 레이더 제어 장치(230)는 표적의 예상 궤적을 생성하고, 상기 예상 궤적으로부터 표적의 상대 속도가 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내에 있는 제1 구간을 추출하고, 예상 궤적으로부터 표적의 고각 속도와 방위각 속도가 각각 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 이하인 제2 구간을 추출하고, 제1 구간과 제2 구간의 교집합으로부터 조건 만족 구간을 추출하고, 조건 만족 구간으로부터 레이더의 초기 추적 위치 및 초기 추적 시간을 추정할 수 있다.As described above, the radar control device 230 generates a predicted trajectory of the target, extracts a first section in which the relative speed of the target is within a detectable speed range of the radar from the predicted trajectory, and the elevation angle of the target from the predicted trajectory. A second section in which the velocity and azimuth velocity are equal to or less than the maximum elevation and maximum azimuth velocity of the radar positioner, respectively, is extracted, and a conditional satisfaction section is extracted from the intersection of the first section and the second section, and the initial tracking position of the radar from the conditional satisfaction section and an initial tracking time.

도 8은 표적의 예상 궤적 생성 결과를 도시하는 그래프이다.8 is a graph showing a result of generating an expected trajectory of a target.

도 8을 참조하면, 도 8A는 표적의 예상 궤적에 따른 레이더의 각속도(Radial Velocity) 변화를 도시하며, 도 8B는 레이더의 고각(Elevation) 변화를 도시하며, 도 8C는 레이더의 사선거리(Slant Range) 변화를 도시하며, 도 8D는 레이더의 방위각(Azimuth) 변화를 도시한다. 특정 탄 제원을 기준으로 생성된 예상 궤적은 그래프에 도시된 바와 같다. 표적이 근거리에 존재하는 초기 시간 동안 이를 추적하기 위한 레이더의 각속도, 고각(Elevation) 및 방위각(Azimuth)이 급격하게 변화하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 표적의 발사 초기에 표적을 안정적으로 추적하기 위하여, 레이더의 탐지 가능 속도, 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도, 레이더의 트랙 필터 구동 시간을 고려하여 레이더의 초기 추적 시점 및 초기 추적 위치를 추정하는 것이 반드시 필요하다.Referring to FIG. 8, FIG. 8A shows a change in radial velocity of the radar according to the expected trajectory of the target, FIG. 8B shows a change in elevation of the radar, and FIG. 8C is a slant of the radar. Range) changes, and FIG. 8D shows changes in the radar's azimuth. The predicted trajectory generated based on a specific bullet source is as shown in the graph. It can be seen that the angular velocity, elevation, and azimuth of the radar for tracking the target during the initial time that the target is in close range changes rapidly. Therefore, in order to stably track the target at the beginning of the launch of the target, the initial tracking time and initial tracking position of the radar in consideration of the detectable speed of the radar, the maximum elevation and maximum azimuth velocity of the radar positioner, and the driving time of the radar track filter It is necessary to estimate

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 레이더의 초기 추적 시점 및 초기 추적 위치를 추정하고, 이를 표적의 예상 궤적 상에 도시한 그래프이다.9 is a graph illustrating an initial tracking time point and an initial tracking position of a radar are estimated and shown on an expected trajectory of a target according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 시뮬레이션을 통하여 생성된 표적의 예상 궤적으로부터 레이더의 초기 추적 위치를 추정하고 이를 표적의 예상 궤적 상에 표시하였다. 표적이 발사 지점(OL)에서 발사되고, 표적이 제1 지점(Pon)에 도달하였을 때, 레이더 포지셔너가 활성화 된다. 표적이 초기 추적 위치(Pi)에 도달하였을 때, 레이더 추적 모드가 활성화되고, 레이더 포지셔너는 레이더가 표적의 궤도를 지향하도록 구동한다.Referring to FIG. 9 , the initial tracking position of the radar was estimated from the predicted trajectory of the target generated through simulation and displayed on the predicted trajectory of the target. The target is fired from the firing point O L , and when the target reaches the first point P on , the radar positioner is activated. When the target reaches the initial tracking position (P i ), the radar tracking mode is activated, and the radar positioner drives the radar to orbit the target.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 발사장치 11: 표적의 예상 궤적
20 : 레이더 시스템 21: 레이더
23 : 레이더 포지셔너10: Launcher 11: Expected trajectory of the target
20: radar system 21: radar
23 : Radar Positioner

Claims (11)

컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 방법에 있어서,
표적의 예상 궤적을 생성하는 단계;
상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 상대 속도가 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내에 있는 제1 구간을 추출하는 단계;
상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 고각 속도와 방위각 속도가 각각 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 이하인 제2 구간을 추출하는 단계;
상기 제1 구간 내지 제2 구간의 교집합인 조건 만족 구간을 추출하는 단계; 및
상기 조건 만족 구간으로부터 상기 레이더의 초기 추적 위치 및 초기 추적 시간을 추정하는 단계를 포함하고,
상기 레이더 포지셔너는 상기 레이더의 지향 방향의 고각 및 방위각을 변경하는 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법.A method performed by a computing device, comprising:
generating a predicted trajectory of the target;
extracting a first section in which the relative speed of the target is within a detectable speed range of a radar from the predicted trajectory;
extracting, from the predicted trajectory, a second section in which the target's elevation angular velocity and azimuth velocity are equal to or less than the maximum elevation angular velocity and the maximum azimuth velocity of the radar positioner, respectively;
extracting a conditional satisfaction section that is an intersection of the first section to the second section; and
estimating the initial tracking position and the initial tracking time of the radar from the condition satisfaction section,
The radar positioner is a method of estimating an initial tracking time point of the radar to change the elevation and azimuth angle of the direction of the radar. 제1항에 있어서,
상기 제2 구간을 추출하는 단계는,
상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 고각 속도가 상기 레이더 포지셔너의 고각 최대 구동 속도 이하인 고각 추적 가능 구간을 추출하는 단계;
상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 방위각 속도가 상기 레이더 포지셔너의 방위각 최대 구동 속도 이하인 방위각 추적 가능 구간을 추출하는 단계; 및
상기 고각 추적 가능 구간과 상기 방위각 추적 가능 구간의 교집합으로부터 제2 구간을 추출하는 단계를 포함하는 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법.According to claim 1,
The step of extracting the second section,
extracting an elevation trackable section in which the target elevation velocity is equal to or less than the maximum elevation driving speed of the radar positioner from the predicted trajectory;
extracting an azimuth trackable section in which the azimuth velocity of the target is equal to or less than the maximum azimuth driving speed of the radar positioner from the predicted trajectory; and
and extracting a second section from the intersection of the elevation-trackable section and the azimuth-trackable section. 제2항에 있어서,
상기 고각 추적 가능 구간 및 상기 방위각 추적 가능 구간은 상기 표적이 상기 레이더의 최저 고각 지점 이상의 고각 값을 갖는 구간인 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법.3. The method of claim 2,
The elevation trackable section and the azimuth trackable section are sections in which the target has an elevation value greater than or equal to the lowest elevation point of the radar. 제1항에 있어서,
상기 조건 만족 구간은 상기 표적이 상기 레이더의 빔 폭 내에 존재하는 시간이 상기 레이더의 트랙 필터 동작에 필요한 최소 시간보다 긴 구간인 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법.According to claim 1,
The condition-satisfied section is a section in which a time during which the target exists within a beam width of the radar is longer than a minimum time required for a track filter operation of the radar. 제1항에 있어서,
상기 표적의 예상 궤적을 생성하는 단계는, 탄도 방정식에 따라 표적이 발사된 방향 및 상기 표적의 초기 속도에 의하여 탄의 궤적을 미리 예측하는 레이더의 초기 추적 시점 추정 방법.According to claim 1,
The generating of the expected trajectory of the target may include predicting the trajectory of a bullet in advance according to a direction in which the target is launched and an initial velocity of the target according to a ballistic equation. 컴퓨팅 장치에 의하여 수행되는 방법에 있어서,
표적이 발사된 방향 및 상기 표적의 초기 속도를 감지하는 단계;
상기 표적이 발사된 방향 및 상기 표적의 초기 속도를 기초로 탄도 방정식에 따라 상기 표적의 예상 궤적을 생성하는 단계;
레이더의 초기 추적 시점 및 초기 추적 위치를 산출하는 단계;
상기 초기 추적 위치를 지향하도록 상기 레이더의 지향 방향의 고각 및 방위각을 변경하는 단계;
상기 초기 추적 시점에 상기 레이더의 추적 모드를 활성화하는 단계; 및
상기 표적으로 송신 빔을 지향하는 단계를 포함하고,
상기 레이더의 초기 추적 시점 및 초기 추적 위치를 추정하는 단계는 표적의 예상 궤적으로부터, 상기 표적의 상대 속도, 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 및 상기 레이더의 트랙 필터 동작에 따른 조건 만족 구간을 추출하고, 상기 조건 만족 구간으로부터 상기 초기 추적 시점 및 상기 초기 추적 위치를 추정하는 것이고,
상기 레이더 포지셔너는 상기 레이더의 지향 방향의 고각 및 방위각을 변경하는 레이더 운용 방법.A method performed by a computing device, comprising:
detecting the direction in which the target was launched and the initial velocity of the target;
generating an expected trajectory of the target according to a ballistic equation based on the direction in which the target was launched and the initial velocity of the target;
calculating an initial tracking time point and an initial tracking position of the radar;
changing an elevation and an azimuth of a pointing direction of the radar to point to the initial tracking position;
activating a tracking mode of the radar at the initial tracking time; and
directing a transmit beam to the target;
The step of estimating the initial tracking time and initial tracking position of the radar includes, from the expected trajectory of the target, the relative speed of the target, the maximum elevation and maximum azimuth velocity of the radar positioner, and a condition satisfaction section according to the track filter operation of the radar. extracting and estimating the initial tracking time point and the initial tracking position from the condition satisfaction section,
The radar positioner is a radar operating method for changing the elevation and azimuth of the radar pointing direction. 제6항에 있어서,
상기 조건 만족 구간은, 상기 예상 궤적으로부터 추출된 상기 표적의 상대 속도가 상기 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내에 있는 제1 구간과, 상기 예상 궤적으로부터 추출된 상기 표적의 고각 속도와 방위각 속도가 각각 상기 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 이하인 제2 구간의 교집합인 레이더 운용 방법.7. The method of claim 6,
The condition satisfaction section includes a first section in which the relative speed of the target extracted from the predicted trajectory is within a detectable speed range of the radar, and the elevation angular velocity and the azimuth velocity of the target extracted from the predicted trajectory are respectively the radar A radar operating method that is the intersection of the second section that is less than or equal to the maximum elevation angular velocity and the maximum azimuth velocity of the positioner. 제7항에 있어서,
상기 조건 만족 구간은, 상기 표적이 상기 레이더의 최저 고각 지점 이상의 고각 값을 갖는 구간인 레이더 운용 방법.8. The method of claim 7,
The condition satisfaction section is a section in which the target has an elevation value greater than or equal to the lowest elevation point of the radar. 삭제delete 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨팅 장치로 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a medium readable by a computing device for executing the method of any one of claims 1 to 8. 표적을 향하여 빔을 송출하고 반사된 빔을 이용하여 상기 표적의 정보를 획득하는 레이더;
상기 레이더의 지향 방향의 고각 및 방위각을 변경하는 레이더 포지셔너; 및
상기 레이더 및 상기 레이더 포지셔너를 구동하는 레이더 제어 장치를 포함하고,
상기 레이더 제어 장치는 표적의 예상 궤적을 생성하고,
상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 상대 속도가 레이더의 탐지 가능 속도 범위 내에 있는 제1 구간을 추출하고,
상기 예상 궤적으로부터 상기 표적의 고각 속도와 방위각 속도가 각각 상기 레이더 포지셔너의 최대 고각 속도 및 최대 방위각 속도 이하인 제2 구간을 추출하고,
상기 제1 구간 내지 상기 제2 구간의 교집합인 조건 만족 구간을 추출하고,
상기 조건 만족 구간으로부터 상기 레이더의 초기 추적 위치 및 초기 추적 시간을 추정하는 레이더 시스템.a radar that transmits a beam toward a target and acquires information on the target using the reflected beam;
a radar positioner for changing an elevation angle and an azimuth angle of the radar pointing direction; and
A radar control device for driving the radar and the radar positioner,
The radar control device generates an expected trajectory of the target,
extracting a first section in which the relative speed of the target is within a detectable speed range of the radar from the predicted trajectory;
extracting a second section in which the elevation angular velocity and the azimuth velocity of the target are equal to or less than the maximum elevation angular velocity and the maximum azimuth velocity of the radar positioner from the predicted trajectory,
extracting a conditional satisfaction section that is an intersection of the first section to the second section,
A radar system for estimating an initial tracking position and an initial tracking time of the radar from the condition satisfaction section.
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