KR102543194B1 - 이중 편파 레이다를 이용한 인공물 탐지 방법 및 시스템 - Google Patents

이중 편파 레이다를 이용한 인공물 탐지 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 편파 레이다를 이용한 인공물 탐지 방법 및 시스템을 개시한다. 상기 방법은 적어도 하나의 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 방법으로서, 편파 신호를 송신하고, 상기 편파 신호에 대응하여 동종 편파 신호 및 이종 편파 신호를 획득하는 단계, 상기 동종 편파 신호 및 상기 이종 편파 신호를 기초로 편파차이값을 산출하는 단계, 및 상기 편파차이값 및 임계값을 이용하여 표적을 탐지하는 단계를 포함한다.

Description

이중 편파 레이다를 이용한 인공물 탐지 방법 및 시스템{Method and system for detecting artifact using dual polarization radar}
본 발명은 이중 편파 레이다를 이용한 인공물 탐지 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 이중 편파 신호의 크기 차이와 임계값을 비교하여 인공물을 탐지하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
레이다 시스템의 대표적인 탐지 기법으로 사용되는 CFAR(Constant false alarm rate) 기법은, 수신 신호 중에 표적 후보를 탐지하기 위해서 주변 클러터 및 잡음 파워를 기준으로 해당 거리 셀에서의 표적의 존재 유무를 판단한다. 그러나, 잡음 및 클러터가 심한 환경에서는 일반적인 CFAR 기법으로는 표적 후보를 지속적으로 탐지하는데 어려움이 있다. CFAR 기법의 탐지 결과로서 원하는 대상인 표적을 포함하여 상당수의 원하지 않는 클러터를 포함하는 신호가 추적 기법의 입력으로 들어 올 경우, 원하는 표적 신호만을 지속적으로 추적하기 위해서는 추적 기법에 부담이 된다.　
　 또한 밀리미터파 대역의 높은 주파수를 사용함에 따라 고해상도 거리 프로파일의 레이다 맵을 형성할 수 있고, 이 경우 1차원 CFAR 기법이 아닌, 2차원 CFAR 기법의 적용이 필요하다. 제한된 자원을 이용하는 레이다 시스템에서, 2차원 CFAR 기법은 1차원 CFAR 기법에 비해 연산량 측면에서 상당한 부담이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이중 편파 레이다를 이용하여 인공물을 탐지하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이중 편파 레이다를 이용하여 인공물을 탐지하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 기술적 문제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 방법으로서, 편파 신호를 송신하고, 상기 편파 신호에 대응하여 동종 편파 신호 및 이종 편파 신호를 획득하는 단계, 상기 동종 편파 신호 및 상기 이종 편파 신호를 기초로 편파차이값을 산출하는 단계, 및 상기 편파차이값 및 임계값을 이용하여 표적을 탐지하는 단계를 포함한다.
일 예에 따르면, 상기 편파차이값을 산출하는 단계는, 상기 동종 편파 신호를 동종 편파 비트 신호로 변환하고, 상기 이종 편파 신호를 이종 편파 비트 신호로 변환하는 단계, 상기 동종 편파 비트 신호를 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 이종 편파 비트 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 단계, 상기 제1 디지털 신호를 제1 기저대역 신호로 변환하고 상기 제2 디지털 신호를 제2 기저대역 신호로 변환하는 단계, 고속 푸리에 변환을 이용하여 상기 제1 기저대역 신호를 제1 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하고, 상기 제2 기저대역 신호를 제2 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하는 단계, 및 상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 파워 및 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 파워 차이의 절대값을 기초로 상기 편파차이값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 예에 따르면, 상기 편파차이값과 임계값을 이용하여 인공물을 탐지하는 단계는, 상기 편파차이값이 상기 임계값보다 클 경우, 상기 표적을 인공물로 분류하고, 상기 편파차이값이 상기 임계값보다 작을 경우, 상기 표적을 자연물로 분류하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 예에 따르면, 상기 임계값은 실험적으로 미리 설정되어 메모리에 저장된 값인 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 예에 따르면, 상기 편파차이값은 상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 제1 평균 파워, 및 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 제2 평균 파워를 산출하고, 상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 파워를 상기 제1 평균 파워로 나눈 제1 전처리 값과 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 파워를 상기 제2 평균 파워로 나눈 제2 전처리 값의 차이값인 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 기술적 과제들을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치를 이용하여 전술한 인공물 탐지 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된다.
상술한 기술적 과제들을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템에 있어서, 송신부에서 송신된 편파 신호에 대응하여 동종 편파 신호 및 이종 편파 신호를 수신하는 수신부, 상기 동종 편파 신호 및 상기 이종 편파 신호를 기초로 편파차이값을 산출하는 편파차이값 산출부, 및 상기 편파차이값 및 임계값을 이용하여 표적을 탐지하는 인공물 탐지부를 포함한다.
일 예에 따르면, 상기 수신부는 상기 동종 편파 신호로부터 아날로그 비트 신호인 동종 편파 비트 신호를 생성하고, 상기 이종 편파 신호로부터 아날로그 비트 신호인 이종 편파 비트 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 예에 따르면, 상기 인공물 탐지 시스템은 신호 처리부를 더 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 동종 편파 비트 신호를 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 이종 편파 비트 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부, 상기 제1 디지털 신호를 제1 기저대역 신호로 변환하고, 상기 제2 디지털 신호를 제2 기저대역 신호로 변환하는 디지털 하향 변환부, 및 고속 푸리에 변환을 이용하여 상기 제1 기저대역 신호를 제1 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하고, 상기 제2 기저대역 신호를 제2 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하는 고속 푸리에 변환 처리부를 포함할 수 있다.
또 다른 예에 따르면, 상기 편파차이값 산출부는, 상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 파워 및 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 파워 차이를 상기 편파차이값으로 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 예에 따르면, 상기 편파차이값 산출부는, 상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 제1 평균 파워, 및 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 제2 평균 파워를 산출하고, 상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 파워를 상기 제1 평균 파워로 나눈 제1 전처리 값과 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 파워를 상기 제2 평균 파워로 나눈 제2 전처리 값의 차이를 상기 편파차이값으로 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 예에 따르면, 상기 인공물 탐지부는, 상기 편파차이값이 상기 임계값보다 클 경우, 상기 표적을 인공물로 분류하고, 상기 편파차이값이 상기 임계값보다 작을 경우, 상기 표적을 자연물로 분류하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수신 편파 신호의 편파 차이를 표적 후보 임계값과 비교하여 인공물을 탐지할 경우 상당한 연산량이 필수적으로 수반되는 CFAR 기법이 필요하지 않고, 기존의 CFAR 기법을 적용하여 인공물을 탐지하는 것보다 연산량을 줄일 수 있다. 또한 본 발명에 따른 인공물 탐지 결과를 기존의 CFAR 탐지 기법의 표적 후보 임계값 비교를 통하여 얻은 탐지 결과에 추가적인 정보로써 활용하여 기존 CFAR 탐지 기법의 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템의 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템의 표적 탐지 과정을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 방법을 설명하기 위한 순서도를 도시한다.
도 4는 본 발명인 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템에 따른 인공물 탐지 결과를 도시한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있다. 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다. 즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서에서 어떤 요소가 다른 요소와 "연결"되어 있다고 기술될 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 요소를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 어떤 요소가 다른 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 요소 외에 또 다른 요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고, 본 발명의 명세서, 특허청구범위 및 도면에 기재된 용어 "제1", "제2" 등은 유사한 대상을 구별하기 위한 것으로 특정된 순서 또는 선후 순서를 표시하기 위한 것이 아니다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "??기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미한다. 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템의 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 1을 참조하면, 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템(10)은 수신부(100), 편파차이값 산출부(300), 및 인공물 탐지부(400)를 포함한다. 다른 실시 예에 따르면, 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템(10)은 신호 처리부(200)를 더 포함할 수 있다. 도 1에 도시되지 않았지만, 인공물 탐지 시스템(10)은 수직 또는 수평 편파 신호를 송신하는 송신부를 더 포함할 수 있다.
수신부(100)는 송신부에서 송신된 편파 신호에 대응하여 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 수신하여 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 생성하고, 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 신호 처리부(200)로 송신한다. 편파차이값 산출부(300)는 수신부(100)에서 수신한 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 기초로 편파차이값(D)을 산출한다. 인공물 탐지부(400)는 편파차이값 산출부(300)에서 산출된 편파차이값(D) 및 임계값을 이용하여 인공물을 탐지한다.
수신부(100)는 송신부에서 송신한 편파 신호에 대응하는 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 수신부(100)는 이중 편파 신호 수신이 가능한 안테나를 통해 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 수신할 수 있다. 수신부(100)는 수신한 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 아날로그 도메인에서 stretch processing 한 후, BPF(Band pass filter)를 통하여 아날로그 비트 신호인 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 생성할 수 있다. 수신부(100)는 생성된 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 신호 처리부(200)로 전달할 수 있다. 신호 처리부(200)는 수신부(100)로부터 수신한 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 각각 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1) 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)로 변환할 수 있다. 신호 처리부(200)는 아날로그 신호인 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 아날로그-디지털 변환기(ADC : Analog-to-digital converter)를 통해 디지털 신호로 각각 변환한 후, 디지털 신호를 디지털 하향 변환(DDC : Digital down converter)과 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)을 통해 고해상도 거리프로파일(HRRP: High resolution range profile) 신호로 각각 변환할 수 있다.
신호 처리부(200)는 동종 편파 신호(SP)로부터 생성된 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1) 및 이종 편파 신호(DP)로부터 생성된 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)를 편파차이값 산출부(300)로 전달할 수 있다.
편파차이값 산출부(300)는 신호 처리부(200)로부터 수신한 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1) 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)를 기초로 편파차이값(D)을 산출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 편파차이값 산출부(300)는 동종 편파 신호(SP) 파워 및 이종 편파 신호(DP) 파워의 차이를 편파차이값(D)으로 산출할 수 있다. 예를 들어, 편파차이값(D)은 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 파워 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 파워 차이일 수 있다.
인공물 탐지부(400)는 임계값 및 편파차이값 산출부(300)로부터 수신한 편파차이값(D)을 이용하여 대상 인공물을 탐지할 수 있다. 인공물 탐지부(400)는 편파차이값(D)이 임계값보다 클 경우 표적을 인공물로 분류하고, 편파차이값(D)이 임계값보다 작을 경우 표적을 자연물로 분류할 수 있다. 임계값은 실험적으로 미리 설정되어 메모리에 저장된 값일 수 있다. 임계값이 높을수록 탐지된 표적 후보가 인공물일 확률은 높아질 수 있다.
인공물 탐지부(400)는 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1) 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)에 대하여 여러 탐지 기법과 거리 추적, 각도 추적, 도플러 주파수 추적과 같은 추적 기법을 적용하여 대상 표적인 인공물을 탐지하고 추적할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템의 인공물 탐지 과정을 개략적으로 도시한다.
도 2를 참조하면, 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템(10)은 수신부(100), 신호 처리부(200), 편파차이값 산출부(300), 및 인공물 탐지부(400)를 포함한다.
수신부(100)는 송신부에서 표적을 향해 송신한 편파 신호에 대응하는 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 수신할 수 있다. 일 예에 따르면, 송신부가 수평 편파 신호(Horizontally polarized wave, 이하 H)를 송신할 경우, 수신부(100)는 동종 편파 신호(SP)로서 수평 편파 신호를 수신(HH, 수평 편파 신호 송신-수평 편파 신호 수신)하고, 이종 편파 신호(DP)로서 수직 편파 신호를 수신(HV, 수평 편파 신호 송신-수직 편파 신호 수신) 할 수 있다. 다른 예에 따르면, 송신부가 수직 편파 신호(Vertically polarized wave, 이하 V)를 송신할 경우, 수신부(100)는 동종 편파 신호(SP)로서 수직 편파 신호를 수신(VV, 수직 편파 신호 송신-수직 편파 신호 수신)하고, 이종 편파 신호(DP)로서 수평 편파 신호를 수신(VH, 수직 편파 신호 송신-수평 편파 신호 수신) 할 수 있다. 수신부(100)는 수신한 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 아날로그 도메인에서 stretch processing 한 후, BPF를 통하여 아날로그 비트 신호인 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 생성할 수 있다. 수신부(100)는 생성된 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 신호 처리부(200)로 전달할 수 있다.
신호 처리부(200)는 아날로그-디지털 변환부(210), 디지털 하향 변환부(220), 및 고속 푸리에 변환 처리부(230)를 포함할 수 있다.
아날로그-디지털 변환부(210)는 수신부(100)로부터 동종 편파 비트 신호(SP1) 및 이종 편파 비트 신호(DP1)를 수신할 수 있다. 아날로그-디지털 변환부(210)는 동종 편파 비트 신호(SP1)를 디지털 형태의 제1 디지털 신호(DS1)로 변환하고, 이종 편파 비트 신호(DP1)를 디지털 형태의 제2 디지털 신호(DS2)로 변환할 수 있다.
디지털 하향 변환부(220)는 아날로그-디지털 변환부(210)로부터 제1 디지털 신호(DS1) 및 제2 디지털 신호(DS2)를 수신할 수 있다. 디지털 하향 변환부(220)는 제1 디지털 신호(DS1)를 제1 기저대역신호(BS1)로 변환하고 제2 디지털 신호(DS2)를 제2 기저대역 신호(BS2)로 변환하여, 고속 푸리에 변환 처리부(230)로 전달할 수 있다.
고속 푸리에 변환 처리부(230)는 제1 기저대역신호(BS1)에 고속 푸리에 변환을 적용하여 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)로 변환하고, 제2 기저대역신호(BS2)에 고속 푸리에 변환을 적용하여 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)로 변환할 수 있다. 고속 푸리에 변환 처리부(230)는 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1) 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)를 편파차이값 산출부(300)로 전달할 수 있다.
제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)는 동종 편파 신호(SP)에 대응하는 신호로, 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 파워는 이하에서 XHH 또는 XVV 로 지칭될 수 있다. 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)는 이종 편파 신호(DP)에 대응하는 신호로, 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 파워는 이하에서 XVH 또는 XHV 로 지칭될 수 있다.
편파차이값 산출부(300)는 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 기초로 편파차이값(D)을 산출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 편파차이값 산출부(300)는 동종 편파 비트 신호(SP1) 파워 및 이종 편파 비트 신호(DP1) 파워의 차이를 편파차이값(D)으로 산출할 수 있다. 편파차이값(D)은 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 파워 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 파워 차이일 수 있다. 예를 들어, 동종 편파 신호(SP)가 HH 편파 신호이고 이종 편파 신호(DP)가 HV 편파 신호인 경우, 편파차이값(D)은 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 파워 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 파워 차이(|XHH - XHV|)일 수 있다. 다른 예로, 동종 편파 신호(SP)가 VV 편파 신호이고 이종 편파 신호(DP)가 VH 편파 신호인 경우, 편파차이값(D)은 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 파워 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 파워 차이(|XVV - XVH|)일 수 있다. 상기 차이는 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 파워 및 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 파워 차이로 절대값일 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 편파차이값 산출부(300)는 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1) 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 전처리 결과 신호를 이용하여 편파차이값(D)을 산출할 수 있다. 편파차이값 산출부(300)는 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1) 파워의 기댓값인 제1 평균 파워를 산출하고, 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2) 파워의 기댓값인 제2 평균 파워를 산출할 수 있다. 편파차이값 산출부(300)는 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 파워를 제1 평균 파워로 나눈 제1 전처리 값과 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 파워를 제2 평균 파워로 나눈 제2 전처리 값을 산출할 수 있다. 편파차이값 산출부(300)는 제1 전처리 값과 제2 전처리 값의 차이를 편파차이값(D)으로 산출할 수 있다. 제1 전처리 값은 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)에 대응하는 값으로 이하에서, YHH 또는 YVV 로 지칭될 수 있다. 제2 전처리 값은 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)에 대응하는 값으로 이하에서, YVH 또는 YHV 로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 동종 편파 신호(SP)가 HH 편파 신호이고 이종 편파 신호(DP)가 HV 편파 신호인 경우, 편파차이값(D)은 제1 전처리 값 및 제2 전처리 값의 차이(|YHH - YHV|)일 수 있다. 다른 예로, 동종 편파 신호(SP)가 VV 편파 신호이고 이종 편파 신호(DP)가 VH 편파 신호인 경우, 편파차이값(D)은 제1 전처리 값 및 제2 전처리 값의 차이(|YVV - YVH|)일 수 있다. 상기 차이는 제1 전처리 값 및 제2 전처리 값의 차이로 절대값일 수 있다.
편파차이값 산출부(300)는 기존의 CFAR 탐지 기법으로 인공물을 탐지하는 경우에도, 추가적인 정보를 제공하여 인공물을 탐지하는데 이용될 수 있다.
인공물 탐지부(400)는 편파차이값(D) 및 임계값을 이용하여 인공물을 탐지할 수 있다. 인공물 탐지부(400)는 편파차이값(D)이 임계값보다 클 경우 표적을 인공물로 분류하고, 편파차이값(D)이 임계값보다 작을 경우 표적을 자연물로 분류할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인공물 탐지부(400)는 전처리 결과 신호에 따른 제1 전처리 값(YHH 또는 YVV) 및 제2 전처리 값(YVH 또는 YHV)을 이용하여, 이에 따른 편파차이값(D) 및 임계값을 비교하여 인공물 탐지 결과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 방법을 설명하기 위한 순서도를 도시한다.
도 3을 참조하면, 편파차이값 산출부(300)는 수신기(100)로부터 수신된 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 기초로 편파차이값(D)을 산출하고, 인공물 탐지부(400)는 편파차이값 산출부(300)에서 산출된 편파차이값(D) 및 임계값을 이용하여 인공물을 탐지한다.
수신기(100)는 송신기가 송신한 편파 신호에 대응하는 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 획득할 수 있다(S10). 수신기(100)가 동종 편파 신호(SP) 중 HH 편파 신호를 수신하는 경우 이종 편파 신호(DP)인 HV 편파 신호를 함께 수신할 수 있고, 수신기(100)가 동종 편파 신호(SP) 중 VV 편파 신호를 수신하는 경우 이종 편파 신호(DP)인 VH 편파 신호를 함께 수신할 수 있다.
편파차이값 산출부(300)는 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)를 기초로 편파차이값(D)을 산출할 수 있다(S20). 편파차이값 산출부(300)는 동종 편파 신호(SP) 및 이종 편파 신호(DP)가 신호 처리부(200)를 거쳐 생성된 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1) 및 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2) 파워의 차이를 편파차이값(D)으로 산출할 수 있다.
인공물 탐지부(400)는 편파차이값 산출부(300)로부터 산출된 편파차이값(D) 및 미리 설정된 임계값을 이용하여 인공물을 탐지할 수 있다(S30).
도 4는 본 발명인 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템에 따른 인공물 탐지 결과를 도시한다.
도 4를 참조하면, 송신기에서 수평 편파 신호(H)를 송신하여 수신기(100)에서 동종 편파 신호(SP, HH 편파 신호) 및 이종 편파 신호(DP, HV 편파 신호)를 수신한 경우, 수신한 이중 편파 신호(HH 편파 신호, HV 편파 신호)를 이용하여 CFAR 탐지 기법에 따라 표적을 탐지한 결과를 얻을 수 있다. 이에 비해, 본 발명에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템(10)은 수신한 이중 편파 신호를 이용하여 기존의 CFAR 기법이 아닌 신호의 편파 차이를 기준으로 인공물을 탐지할 수 있다.
일 예로, 수신기(100)에서 동종 편파 신호(SP)인 HH 편파 신호를 수신한 경우, HH 편파 신호에 대응하는 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 CFAR 탐지 기법에 의해 표적이 탐지될 수 있다. CFAR 탐지 기법에 의해 표적을 탐지한 경우, 각 거리 셀(Cell) 마다 해당되는 CFAR　임계치가 얻어지고, 이 임계치보다 큰 값을 갖는 거리 셀들에 대해서 표적이 탐지될 수 있다. 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 CFAR 탐지 기법에 의한 표적 탐지 결과는 ● 로 나타날 수 있다. 이에 비해, HH 편파 신호를 본 발명에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템(10)을 이용하여 신호의 편파 차이를 기준으로 인공물을 탐지할 수 있다. HH 편파 신호에 대응하는 제1 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP1)의 본 발명에 의한 인공물 탐지 결과는 ● 로 나타날 수 있다.
다른 예로, 수신기(100)에서 이종 편파 신호(DP)인 HV 편파 신호를 수신한 경우, HV 편파 신호에 대응하는 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 CFAR 탐지 기법에 의해 표적이 탐지될 수 있다. CFAR 탐지 기법에 의해 표적을 탐지한 경우, 각 거리 셀(Cell) 마다 해당되는 CFAR　임계치가 얻어지고, 이 임계치보다 큰 값을 갖는 거리 셀들에 대해서 표적이 탐지될 수 있다. 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 CFAR 탐지 기법에 의한 표적 탐지 결과는 ● 로 나타날 수 있다. 이에 비해, HV 편파 신호를 본 발명에 따른 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템(10)을 이용하여 신호의 편파 차이를 기준으로 인공물을 탐지할 수 있다. HV 편파 신호에 대응하는 제2 고해상도 거리프로파일 신호(HRRP2)의 본 발명에 의한 인공물 탐지 결과는 ● 로 나타날 수 있다.
CFAR 탐지 기법은 CFAR 임계치와 각 거리 셀의 프로파일 값의 비교를 통해 표적 탐지 유무를 판단하여, 동종 편파 신호(SP, 예 : HH 편파 신호)의 파형과 이종 편파 신호(DP, 예 : HV 편파 신호)의 파형에서 동일한 탐지 거리 셀에 대해서 표적 탐지 유무가 얻어지지 않을 수 있다. 이에 비해, 본 발명에 따른 인공물 탐지 시스템(10)의 기법은 신호의 편파 차이를 기준으로 인공물 탐지 결과를 판단하므로 동종 편파 신호(SP, 예 : HH 편파 신호)의 파형과 이종 편파 신호(DP, 예 : HV 편파 신호)의 파형에서 동일한 탐지 거리 셀에 대해서 인공물 탐지 유무 결과가 나타날 수 있다.
CFAR 탐지 기법의 결과에 따르면, CFAR 임계치 이상에서 표적이 다수 탐지될 수 있다. 이에 비해, 본 발명의 기법을 이용한 결과에 따르면　원하는 대상의 주변 표적들에 대해서 높은 확률로 인공물이 탐지되는 결과를 얻을 수 있다.　
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
10 : 인공물 탐지 시스템
100 : 수신부
200 : 신호 처리부
210 : 아날로그-디지털 변환부
220 : 디지털 하향 변환부
230 : 고속 푸리에 변환 처리부
300 : 인공물 탐지부
400 : 편파차이값 산출부

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 방법으로서,
    편파 신호를 송신하고, 상기 편파 신호에 대응하여 동종 편파 신호 및 이종 편파 신호를 획득하는 단계;
    상기 동종 편파 신호 및 상기 이종 편파 신호를 기초로 편파차이값을 산출하는 단계; 및
    상기 편파차이값 및 임계값을 이용하여 표적을 탐지하는 단계를 포함하고,
    상기 편파차이값을 산출하는 단계는,
    상기 동종 편파 신호를 동종 편파 비트 신호로 변환하고, 상기 이종 편파 신호를 이종 편파 비트 신호로 변환하는 단계;
    상기 동종 편파 비트 신호를 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 이종 편파 비트 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 단계;
    상기 제1 디지털 신호를 제1 기저대역 신호로 변환하고 상기 제2 디지털 신호를 제2 기저대역 신호로 변환하는 단계;
    고속 푸리에 변환을 이용하여 상기 제1 기저대역 신호를 제1 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하고, 상기 제2 기저대역 신호를 제2 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 파워 및 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 파워 차이의 절대값을 기초로 상기 편파차이값을 산출하는 단계를 포함하는 인공물 탐지 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 편파차이값과 임계값을 이용하여 인공물을 탐지하는 단계는,
    상기 편파차이값이 상기 임계값보다 클 경우, 상기 표적을 인공물로 분류하고,
    상기 편파차이값이 상기 임계값보다 작을 경우, 상기 표적을 자연물로 분류하는 단계인 것을 특징으로 하는 인공물 탐지 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 임계값은 실험적으로 미리 설정되어 메모리에 저장된 값인 것을 특징으로 하는 인공물 탐지 방법.
  5. 적어도 하나의 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 방법으로서,
    편파 신호를 송신하고, 상기 편파 신호에 대응하여 동종 편파 신호 및 이종 편파 신호를 획득하는 단계;
    상기 동종 편파 신호 및 상기 이종 편파 신호를 기초로 편파차이값을 산출하는 단계; 및
    상기 편파차이값 및 임계값을 이용하여 표적을 탐지하는 단계를 포함하고,
    상기 편파차이값을 산출하는 단계는,
    상기 동종 편파 신호를 동종 편파 비트 신호로 변환하고, 상기 이종 편파 신호를 이종 편파 비트 신호로 변환하는 단계;
    상기 동종 편파 비트 신호를 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 이종 편파 비트 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 단계;
    상기 제1 디지털 신호를 제1 기저대역 신호로 변환하고 상기 제2 디지털 신호를 제2 기저대역 신호로 변환하는 단계; 및
    고속 푸리에 변환을 이용하여 상기 제1 기저대역 신호를 제1 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하고, 상기 제2 기저대역 신호를 제2 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하는 단계를 포함하고,
    상기 편파차이값을 산출하는 단계는,
    상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 제1 평균 파워, 및 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 제2 평균 파워를 산출하고,
    상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 파워를 상기 제1 평균 파워로 나눈 제1 전처리 값과 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 파워를 상기 제2 평균 파워로 나눈 제2 전처리 값의 차이값인 것을 특징으로 하는 인공물 탐지 방법.
  6. 컴퓨팅 장치를 이용하여 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  7. 이중 편파 레이다의 인공물 탐지 시스템에 있어서,
    송신부에서 송신된 편파 신호에 대응하여 동종 편파 신호 및 이종 편파 신호를 수신하는 수신부;
    상기 동종 편파 신호 및 상기 이종 편파 신호를 기초로 편파차이값을 산출하는 편파차이값 산출부; 및
    상기 편파차이값 및 임계값을 이용하여 표적을 탐지하는 인공물 탐지부를 포함하고,
    상기 수신부는,
    상기 동종 편파 신호로부터 아날로그 비트 신호인 동종 편파 비트 신호를 생성하고, 상기 이종 편파 신호로부터 아날로그 비트 신호인 이종 편파 비트 신호를 생성하고,
    상기 인공물 탐지 시스템은 신호 처리부를 더 포함하고,
    상기 신호 처리부는,
    상기 동종 편파 비트 신호를 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 이종 편파 비트 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부;
    상기 제1 디지털 신호를 제1 기저대역 신호로 변환하고, 상기 제2 디지털 신호를 제2 기저대역 신호로 변환하는 디지털 하향 변환부; 및
    고속 푸리에 변환을 이용하여 상기 제1 기저대역 신호를 제1 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하고, 상기 제2 기저대역 신호를 제2 고해상도 거리프로파일 신호로 변환하는 고속 푸리에 변환 처리부를 포함하는 인공물 탐지 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 편파차이값 산출부는,
    상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 파워 및 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 파워 차이를 상기 편파차이값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 인공물 탐지 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 편파차이값 산출부는,
    상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 제1 평균 파워, 및 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 제2 평균 파워를 산출하고,
    상기 제1 고해상도 거리프로파일 신호의 파워를 상기 제1 평균 파워로 나눈 제1 전처리 값과 상기 제2 고해상도 거리프로파일 신호의 파워를 상기 제2 평균 파워로 나눈 제2 전처리 값의 차이를 상기 편파차이값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 인공물 탐지 시스템.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 인공물 탐지부는,
    상기 편파차이값이 상기 임계값보다 클 경우, 상기 표적을 인공물로 분류하고,
    상기 편파차이값이 상기 임계값보다 작을 경우, 상기 표적을 자연물로 분류하는 것을 특징으로 하는 인공물 탐지 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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