KR102557452B1 - 도플러 에너지 비율값을 이용한 도플러 영역에 대한 표적 진위 판단 장치 및 방법, 및 이를 이용한 펄스 도플러 레이더 - Google Patents

도플러 에너지 비율값을 이용한 도플러 영역에 대한 표적 진위 판단 장치 및 방법, 및 이를 이용한 펄스 도플러 레이더 Download PDF

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Abstract

표적 진위 판단 장치는 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하는 신호 처리부, 상기 신호 처리부에서 거리 처리 및 도플러 처리가 수행된 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출하여 히트를 출력하는 검출부, 상기 신호 처리부의 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 전체 에너지 값 또는 상기 신호 처리부의 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼의 총합인 전체 에너지 값을 계산하는 전체 에너지 계산부, 전체 에너지 값을 이용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 도플러 비율값 계산부, 및 상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트를 허위표적으로 판단하는 허위표적 제거부를 포함한다.

Description

도플러 에너지 비율값을 이용한 도플러 영역에 대한 표적 진위 판단 장치 및 방법, 및 이를 이용한 펄스 도플러 레이더{APPARATUS AND METHOD FOR CLASSIFYING TRUE TARGET IN DOPPLER DOMAIN USING ENERGY VALUE, AND PULSE DOPPLER RADAR USING THE SAME}
본 발명은 도플러 에너지 비율값을 이용한 도플러 영역에 대한 표적 진위 판단 장치 및 방법, 및 이를 이용한 펄스 도플러 레이더에 관한 것이다.
펄스 도플러 레이더의 신호처리 방식은 표적을 탐지하기 위해, 속도에 해당하는 도플러 영역에 대한 신호처리를 수행하여 표적 유무 및 해당 속도 성분을 추출한다. 도플러 처리를 위해 필요한 레이더의 관찰 시간(Coherent Processing Interval, CPI)은 다수의 펄스 열(Pulse train)로 구성된다. 이때, 일부 펄스들 중에서 큰 신호 크기를 가지는 펄스형 간섭 신호들이 유입되면, 도플러 처리의 결과에서 허위 탐지(false detection)가 발생한다. 또한, 실제 레이더 운용환경에서는 큰 신호를 가지는 단일 표적의 경우에도 표적의 도플러 중심 이외의 도플러 부엽의 신호가 추가적인 허위표적으로 발생하는 경우가 많이 발생한다. 따라서, 펄스 도플러 레이더는 표적의 정확한 속도 성분을 추출할 수 있는 반면에, 도플러 영역의 많은 허위표적 탐지를 억제하여야 하는 문제를 가진다.
도플러 허위 발생 문제를 해결하기 위해서, 거리-도플러 방향으로 탐지를 수행하는 2차원 검출기를 사용하거나 검출된 신호에 대해 도플러 방향의 신호 크기 형태(shape)나 기울기(gradient) 등을 고려하는 복잡한 방식들이 적용되기도 한다. 이러한 방식은 많은 계산량을 필요로 하는 반면 복잡 다양한 표적 상황에 대해 충분한 허위 제거 성능을 만족하기 어렵다. 예를 들어, 큰 신호 크기의 클러터에 의한 부엽 신호와 상대적으로 작은 크기의 표적 신호가 혼재되는 경우에는 원하는 표적 신호가 제거되거나 또는 클러터에 의한 부엽 신호가 제거되지 못하는 결과가 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 거리-도플러 영역(range-doppler domain)에서 검출된 신호의 크기에 대한 비율값을 이용하여 도플러 영역의 실제 표적(true target) 여부를 식별할 수 있는 표적 진위 판단 장치 및 방법, 및 이를 이용한 펄스 도플러 레이더를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표적 진위 판단 장치는 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하는 신호 처리부, 상기 신호 처리부에서 거리 처리 및 도플러 처리가 수행된 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출하여 히트를 출력하는 검출부, 상기 신호 처리부의 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 전체 에너지 값 또는 상기 신호 처리부의 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼의 총합인 전체 에너지 값을 계산하는 전체 에너지 계산부, 전체 에너지 값을 이용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 도플러 비율값 계산부, 및 상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트를 허위표적으로 판단하는 허위표적 제거부를 포함한다.
상기 도플러 비율값은 모든 거리-도플러 영역에서 1 이하의 값을 가질 수 있다.
상기 도플러 비율값 계산부는, 수학식 으로 상기 도플러 비율값을 계산할 수 있고, 상기 는 도플러 비율값, 상기 는 전체 에너지 값, 상기 P는 상기 입력 신호 내의 펄스 개수, 상기 는 상기 거리-도플러 영역의 출력 신호이다.
상기 임계값은 사용자에 의해 미리 설정되고, 0보다 크고 1보다 작을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 진위 판단 장치는 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하는 신호 처리부, 상기 신호 처리부에서 거리 처리 및 도플러 처리가 수행된 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출하여 히트를 출력하는 검출부, 상기 신호 처리부의 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼의 총합인 전체 에너지 값을 계산하는 전체 에너지 계산부, 상기 전체 에너지 값을 이용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 도플러 비율값 계산부, 및 상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트를 허위표적으로 판단하는 허위표적 제거부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표적 진위 판단 방법은 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하는 단계, 상기 거리-도플러 영역의 출력 신호 내에서 표적 신호라고 검출된 결과인 히트를 출력하는 단계, 상기 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 제1 전체 에너지 값 및 상기 거리-도플러 영역의 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼 총합인 제2 전체 에너지 값 중 적어도 하나를 계산하는 단계, 상기 제1 전체 에너지 값 및 상기 제2 전체 에너지 값 중 어느 하나를 전체 에너지 값으로 사용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 단계, 및 상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값 미만의 도플러 비율값을 갖는 허위표적을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펄스 도플러 레이더는 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하고, 상기 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출하여 히트를 출력하는 펄스 도플러 처리부, 상기 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 전체 에너지 값을 계산하는 전체 에너지 계산부, 상기 전체 에너지 값을 이용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 도플러 비율값 계산부, 상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트를 제거하는 허위표적 제거부, 및 상기 임계값 이상의 도플러 비율값을 갖는 히트만을 이용하여 표적 탐지를 수행하는 표적 탐지부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펄스 도플러 레이더는 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하고, 상기 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출하여 히트를 출력하는 펄스 도플러 처리부, 상기 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼의 총합인 전체 에너지 값을 계산하는 전체 에너지 계산부, 상기 전체 에너지 값을 이용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 도플러 비율값 계산부, 상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트를 제거하는 허위표적 제거부, 및 상기 임계값 이상의 도플러 비율값을 갖는 히트만을 이용하여 표적 탐지를 수행하는 표적 탐지부를 포함한다.
본 발명의 실시에 따른 표적 진위 판단 장치는 간단한 도플러 비율값의 연산을 통하여 작은 RCS의 표적을 식별할 수 있을 뿐만 아니라 간섭 신호를 효과적으로 제거할 수 있고, 사용자에 의해 설계된 임계값에 따라 다양한 도플러 환경에서 표적의 진위 여부를 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 진위 판단 장치를 포함하는 펄스 도플러 레이더를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 도플러 처리부의 입력 신호 및 출력 신호를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 도플러 처리부의 입력 신호와 출력 신호의 에너지 값을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 진위 판단 방법을 나타낸다.
도 5 내지 8은 본 발명의 실시예에 따른 표적 진위 판단 방법으로 작은 RCS(Radar Cross Section)의 제1 표적과 충분히 큰 RCS의 제2 표적을 처리하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9 내지 12는 본 발명의 실시예에 따른 표적 진위 판단 방법으로 2개의 간섭 신호와 충분히 큰 RCS의 표적을 처리하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 도플러 에너지 비율값을 이용한 도플러 영역에 대한 표적 진위 판단 장치 및 이를 이용한 펄스 도플러 레이더에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 진위 판단 장치를 포함하는 펄스 도플러 레이더를 나타낸다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 도플러 처리부의 입력 신호 및 출력 신호를 나타낸다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 도플러 처리부의 입력 신호와 출력 신호의 에너지 값을 나타낸다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 도플러 레이더(10)는 펄스 도플러 처리부(100), 전체 에너지 계산부(200), 도플러 비율값 계산부(300), 허위표적 제거부(400) 및 표적 탐지부(500)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표적 진위 판단 장치는 펄스 도플러 처리부(100), 전체 에너지 계산부(200), 도플러 비율값 계산부(300) 및 허위표적 제거부(400)를 포함할 수 있다.
펄스 도플러 처리부(100)는 표적 신호를 정확하게 검출하기 위하여 안테나로부터 수신되는 입력 신호의 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)를 높이는 역할을 한다. 펄스 도플러 처리부(100)는 신호 처리부(110) 및 검출부(120)를 포함할 수 있다.
신호 처리부(110)는 안테나로부터 수신되는 입력 신호(도 2의 CPI 참조)에 대해 패스트 타임(fast time) 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임(slow time) 방향으로 도플러 처리를 수행할 수 있다. 펄스 간격 시간을 라고 할 때, 패스트 타임 방향은 하나의 펄스 간격 시간 를 N개의 샘플링 시간 간격 로 구분하고, 슬로우 타임 방향은 P개의 펄스(pulse#1 내지 pulse#P)를 P개의 펄스 간격 시간 로 구분할 수 있다.
이를 위해, 신호 처리부(110)는 거리 처리부(111) 및 도플러 처리부(112)를 포함할 수 있다. 거리 처리부(111)는 입력 신호에 대해 패스트 타임(fast time) 방향으로 거리 처리를 수행한다. 도플러 처리부(112)는 슬로우 타임(slow time) 방향으로 도플러 처리를 수행한다. 거리 처리부(111)는 펄스 도플러 레이더(10)의 설계에 따라 생략될 수도 있고, 도플러 처리부(112)의 이전 또는 이후에 배치될 수 있다. 도플러 처리부(112)는 입력 신호의 동일한 지점(도 3 참조)에서 슬로우 타임 방향의 신호들에 대하여 도플러 필터링을 수행하여 SNR을 높일 수 있다.
검출부(120)는 신호 처리부(110)에서 거리 처리 및 도플러 처리가 수행된 출력 신호 를 입력받고, 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출한다. 이때, 검출부(120)는 CFAR(Constant False Alarm Rate) 기법을 적용하여 일정한 오경보율을 유지하면서 표적 신호를 검출할 수 있다.
출력 신호 는 와 같이 표현되는 거리 영역(Range domain)(i)-도플러 영역(Doppler domain)(j)의 스펙트럼을 의미하는 복소수 신호이다. 거리 영역은 N개의 거리셀(RG#1 내지 RG#N)로 구성되고, 도플러 영역은 D개의 도플러셀(DF#1 내지 DF#D)(도플러 필터)로 구성될 수 있다. 따라서, 검출부(120)는 출력 신호의 절대값 또는 출력 신호의 절대값 파워 를 이용하여 표적 신호를 검출할 수 있다. 도 2에 예시한 바와 같이, 검출부(120)는 거리-도플러 영역의 검출 신호 가 표적 신호라고 검출된 결과인 히트(Hit)를 출력할 수 있다.
전체 에너지 계산부(200)는 신호 처리부(110)의 입력 신호를 전달받고, 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 전체 에너지 값을 계산할 수 있다. 또는, 전체 에너지 계산부(200)는 신호 처리부(110)에서 거리 처리 및 도플러 처리가 수행된 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼 총합인 전체 에너지 값을 계산할 수 있다.
전체 에너지 계산부(200)는 거리셀 RG#i 지점에서의 전체 에너지 값 를 수학식 1과 같이 파시발 정리(Parseval's theorem)를 이용하여 계산할 수 있다.
여기서, 는 입력 신호(CPI)이고, 는 거리(i)-도플러(j) 영역의 출력 신호이고, 는 샘플링 시간 간격이고, 는 펄스 간격 시간이고, P는 입력 신호 내의 펄스 개수이고, D는 도플러 영역의 도플러 필터 개수이다.
파시발 정리는 입력 신호의 총 에너지와 주파수 영역의 파워 스펙트럼 총합은 항상 같다는 의미를 포함한다. 따라서, 전체 에너지 계산부(200)는 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 전체 에너지 값 또는 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼 총합인 전체 에너지 값을 선택적으로 계산할 수 있다. 출력 신호에서 전체 에너지 값을 계산하는 경우에는 입력 신호를 이용하지 않으므로 메모리 사용을 줄여서 메모리 효율이 향상될 수 있다. 입력 신호에서 전체 에너지 값을 계산하는 경우에는 펄스 개수 P가 도플러 영역의 도플러 필터 개수 D보다 적으므로 계산량이 줄어드는 이점이 있다.
도플러 비율값 계산부(300)는 검출부(120)로부터 히트(Hit)를 전달받고, 전체 에너지 계산부(200)로부터 전체 에너지 값 를 전달받는다. 도플러 비율값 계산부(300)는 전체 에너지 값 을 이용하여 거리-도플러 영역(i,j)에서 검출된 히트(Hit)의 도플러 비율값 을 수학식 2와 같이 계산할 수 있다.
도플러 비율값은 모든 거리-도플러 영역에서 1 이하의 값을 가진다. 특히, 입력 신호 내의 모든 입력 펄스에서 신호 크기가 존재하는 표적의 경우에는 표적의 레이더 반사 면적(Radar Cross Section, RCS)에 상관없이 표적의 도플러 중심에서 도플러 비율값은 항상 최대값 1을 가진다. 다시 말해, 매우 작은 SNR의 입력 신호의 표적이라고 하더라도 해당 도플러 중심에서 도플러 비율값은 1이 되는 장점이 있다. 반면, 매우 큰 크기의 간섭 신호가 일부 펄스들에 유입되어 출력 신호 값이 크더라도 도플러 비율값의 최대값은 1보다 작다.
허위표적 제거부(400)는 도플러 비율값 계산부(300)로부터 히트(Hit)의 도플러 비율값을 전달받는다. 허위표적 제거부(400)는 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트(Hit)를 허위표적으로 판단할 수 있다. 허위표적 제거부(400)는 허위표적으로 판단된 히트(Hit)를 제거하고, 임계값 이상의 도플러 비율값을 갖는 히트(Hit)만을 표적 탐지부(500)로 출력할 수 있다. 임계값은 도플러 처리에 사용된 도플러 억제값, 펄스 도플러 레이더(10)의 설계값 등을 고려하여 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 임계값은 0보다 크고 1보다 작을 수 있다.
표적 탐지부(500)는 임계값 이상의 도플러 비율값을 갖는 히트(Hit)만을 이용하여 표적 탐지를 수행할 수 있다. 즉, 표적 탐지부(500)는 허위표적이 제거되고 실제 표적에 대한 히트(Hit)를 이용하여 표적 탐지를 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 진위 판단 방법을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표적 진위 판단 장치는 안테나로부터 수신되는 입력 신호를 펄스 도플러 처리를 수행할 수 있다(S110). 펄스 도플러 처리는 패스트 타임 방향으로 거리 처리 및 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 포함할 수 있다. 표적 진위 판단 장치는 입력 신호를 펄스 도플러 처리하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력할 수 있다. 표적 진위 판단 장치는 거리-도플러 영역의 출력 신호 내에서 표적 신호라고 검출된 결과인 히트(Hit)를 출력할 수 있다.
표적 진위 판단 장치는 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 제1 전체 에너지 값 및 펄스 도플러 처리가 수행된 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼 총합인 제2 전체 에너지 값 중 적어도 하나를 계산할 수 있다(S120). 표적 진위 판단 장치는 파시발의 정리에 따라 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 제1 전체 에너지 값 또는 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼 총합인 제2 전체 에너지 값을 선택적으로 계산할 수 있다.
표적 진위 판단 장치는 거리-도플러 영역에서 검출된 히트(Hit)의 도플러 비율값을 계산할 수 있다(S130). 파시발의 정리에 따라 제1 전체 에너지 값과 제2 전체 에너지 값은 동일하므로, 표적 진위 판단 장치는 제1 전체 에너지 값과 제2 전체 에너지 값 중 어느 하나를 전체 에너지 값으로 사용하여 상술한 수학식 2와 같이 도플러 비율값을 계산할 수 있다. 도플러 비율값은 1 이하의 값을 가진다.
표적 진위 판단 장치는 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 임계값 미만의 도플러 비율값을 갖는 허위 히트(허위표적)를 제거할 수 있다(S140). 임계값 이상의 도플러 비율값을 갖는 히트(Hit)가 실제 표적을 나타낸다. 임계값은 도플러 처리에 사용된 도플러 억제값, 펄스 도플러 레이더(10)의 설계값 등을 고려하여 사용자에 의해 설정될 수 있다.
표적 진위 판단 장치는 임계값 이상의 도플러 비율값을 갖는 히트(Hit)를 이용하여 표적 탐지를 수행할 수 있다(S150).
도 5 내지 8은 본 발명의 실시예에 따른 표적 진위 판단 방법으로 작은 RCS(Radar Cross Section)의 제1 표적과 충분히 큰 RCS의 제2 표적을 처리하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5 내지 8을 참조하면, 입력 신호의 펄스 개수 P=10, 도플러 필터 개수 D=16, 검출 SNR 13dB 이다. 입력 잡음 레벨은 0dB라고 가정한다.
도 5는 CPI 내 표적의 입력 신호의 파워를 나타내고 있다. 작은 RCS의 제1 표적(Tgt#1)의 입력 신호의 입력 SNR=3dB이고, 충분히 큰 RCS의 제2 표적(Tgt#2)의 입력 신호의 입력 SNR=20dB이다.
도 6은 펄스 도플러 처리된 출력 신호의 파워를 나타내고 있다. 제1 표적(Tgt#1)의 출력 신호의 최대 출력 SNR=13dB이고, 제2 표적(Tgt#2)의 출력 신호의 최대 출력 SNR=30dB이다. 펄스 도플러 레이더의 일반적인 탐지 가능한 최소 SNR=13dB(탐지 임계값)를 출력에 적용하면, 제1 표적(Tgt#1)은 도플러 필터 DF#8에서만 검출되지만, 제2 표적(Tgt#2)은 도플러 필터 DF#8 주위뿐만 아니라 2번째 부엽(Sidelobe)에 해당하는 도플러 필터 DF#4와 DF#12에서도 검출된다. 따라서, 제2 표적(Tgt#2)은 DF#4, DF#6 내지 DF#10, DF#12에서 히트(Hit)를 발생할 수 있다.
도 7은 제1 표적(Tgt#1) 및 제2 표적(Tgt#2)의 도플러 비율값을 나타내고 있다. 제1 표적(Tgt#1) 및 제2 표적(Tgt#2)은 입력 SNR에 상관없이 동일하게 최대값 1을 중심으로 분포한다. 원하는 도플러 비율값의 임계값(Th)을 설정하면, 허위표적을 제거할 수 있다.
도 8은 임계값 이상의 도플러 비율값을 가지는 히트(Hit)에 해당하는 출력 신호의 검출을 나타낸다. 도 7에서 임계값(Th)을 0.5로 설정한 경우, 임계값 이상의 도플러 비율값을 가지는 히트(Hit)는 DF#7보다 크고 DF#9보다 작은 범위에 해당하고, 도 8에서 DF#7보다 크고 DF#9보다 작은 범위에 해당하는 굵은 실선으로 표시한 출력 신호가 실제 표적의 히트(Hit)로 검출될 수 있다.
도 9 내지 12는 본 발명의 실시예에 따른 표적 진위 판단 방법으로 2개의 간섭 신호와 충분히 큰 RCS의 표적을 처리하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9 내지 12를 참조하면, 입력 신호의 펄스 개수 P=10, 도플러 필터 개수 D=16, 검출 SNR 13dB 이다.
도 9는 CPI 내 제2 표적의 입력 신호와 간섭 신호의 파워를 나타내고 있다. 제2 표적(Tgt#2)의 입력 신호의 입력 SNR=20dB이고, 제1 간섭 신호(Interference#1)는 약 24dB의 입력 INR(Interference-to-Noise Ratio) 신호로 3개의 펄스에 유입되고, 제2 간섭 신호(Interference#2)는 약 17dB의 입력 INR 신호로 4개의 펄스에 유입된다.
도 10은 펄스 도플러 처리된 출력 신호와 간섭 신호의 파워를 나타내고 있다. 제1 간섭 신호(Interference#1) 및 제2 간섭 신호(Interference#2)는 탐지 임계값 13dB보다 훨씬 큰 크기를 가지므로 허위표적의 히트(Hit)를 발생하게 된다.
도 11은 제2 표적(Tgt#2), 제1 간섭 신호(Interference#1) 및 제2 간섭 신호(Interference#2)의 도플러 비율값을 나타내고 있다. 제1 간섭 신호(Interference#1)와 제2 간섭 신호(Interference#2)의 도플러 비율값은 제2 표적(Tgt#2)의 도플러 비율값보다 매우 낮은 값을 가지므로, 도플러 비율값의 임계값(Th)에 의해 제1 간섭 신호(Interference#1) 및 제2 간섭 신호(Interference#2)는 허위표적으로 판단될 수 있다.
도 12는 임계값 이상의 도플러 비율값을 가지는 히트(Hit)에 해당하는 출력 신호의 검출을 나타낸다. 도 11에서 임계값(Th)을 0.5로 설정하면, 제1 간섭 신호(Interference#1)와 제2 간섭 신호(Interference#2)에 의한 히트(Hit)는 허위표적으로 판단되어 제거되고, DF#7보다 크고 DF#9보다 작은 범위에 해당하는 굵은 실선으로 표시한 제2 표적(Tgt#2)의 출력 신호가 실제 표적의 히트(Hit)로 검출될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시에 따른 표적 진위 판단 장치는 간단한 도플러 비율값의 연산을 통하여 작은 RCS의 표적을 식별할 수 있을 뿐만 아니라 간섭 신호를 효과적으로 제거할 수 있고, 사용자에 의해 설계된 임계값에 따라 다양한 도플러 환경에서 표적의 진위 여부를 판단할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 펄스 도플러 레이더 100: 펄스 도플러 처리부
110: 신호 처리부 111: 거리 처리부
112: 도플러 처리부 120: 검출부
200: 전체 에너지 계산부 300: 도플러 비율값 계산부
400: 허위표적 제거부 500: 표적 탐지부

Claims (19)

  1. 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하는 신호 처리부;
    상기 신호 처리부에서 거리 처리 및 도플러 처리가 수행된 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출하여 히트를 출력하는 검출부;
    상기 신호 처리부의 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 전체 에너지 값 또는 상기 신호 처리부의 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼의 총합인 전체 에너지 값을 계산하는 전체 에너지 계산부;
    전체 에너지 값을 이용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 도플러 비율값 계산부; 및
    상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트를 허위표적으로 판단하는 허위표적 제거부를 포함하고,
    상기 도플러 비율값은 모든 거리-도플러 영역에서 1 이하의 값을 갖는 표적 진위 판단 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 도플러 비율값 계산부는,
    수학식 으로 상기 도플러 비율값을 계산하고,
    상기 는 도플러 비율값, 상기 는 전체 에너지 값, 상기 P는 상기 입력 신호 내의 펄스 개수, 상기 는 상기 거리-도플러 영역의 출력 신호인 표적 진위 판단 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 임계값은 사용자에 의해 미리 설정되고, 0보다 크고 1보다 작은 표적 진위 판단 장치.
  5. 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하는 신호 처리부;
    상기 신호 처리부에서 거리 처리 및 도플러 처리가 수행된 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출하여 히트를 출력하는 검출부;
    상기 신호 처리부의 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼의 총합인 전체 에너지 값을 계산하는 전체 에너지 계산부;
    상기 전체 에너지 값을 이용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 도플러 비율값 계산부; 및
    상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트를 허위표적으로 판단하는 허위표적 제거부를 포함하고,
    상기 도플러 비율값은 모든 거리-도플러 영역에서 1 이하의 값을 갖는 표적 진위 판단 장치.
  6. 삭제
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 도플러 비율값 계산부는,
    수학식 으로 상기 도플러 비율값을 계산하고,
    상기 는 도플러 비율값, 상기 는 전체 에너지 값, 상기 P는 상기 입력 신호 내의 펄스 개수, 상기 는 상기 거리-도플러 영역의 출력 신호인 표적 진위 판단 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 임계값은 사용자에 의해 미리 설정되고, 0보다 크고 1보다 작은 표적 진위 판단 장치.
  9. 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하는 단계;
    상기 거리-도플러 영역의 출력 신호 내에서 표적 신호라고 검출된 결과인 히트를 출력하는 단계;
    상기 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 제1 전체 에너지 값 및 상기 거리-도플러 영역의 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼 총합인 제2 전체 에너지 값 중 적어도 하나를 계산하는 단계;
    상기 제1 전체 에너지 값 및 상기 제2 전체 에너지 값 중 어느 하나를 전체 에너지 값으로 사용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 단계; 및
    상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값 미만의 도플러 비율값을 갖는 허위표적을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 도플러 비율값은 모든 거리-도플러 영역에서 1 이하의 값을 갖는 표적 진위 판단 방법.
  10. 삭제
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 임계값은 사용자에 의해 미리 설정되고, 0보다 크고 1보다 작은 표적 진위 판단 방법.
  12. 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하고, 상기 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출하여 히트를 출력하는 펄스 도플러 처리부;
    상기 입력 신호에서 슬로우 타임 방향의 전체 에너지 값을 계산하는 전체 에너지 계산부;
    상기 전체 에너지 값을 이용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 도플러 비율값 계산부;
    상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트를 제거하는 허위표적 제거부; 및
    상기 임계값 이상의 도플러 비율값을 갖는 히트만을 이용하여 표적 탐지를 수행하는 표적 탐지부를 포함하고,
    상기 도플러 비율값은 모든 거리-도플러 영역에서 1 이하의 값을 갖는 펄스 도플러 레이더.
  13. 삭제
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 도플러 비율값 계산부는,
    수학식 으로 상기 도플러 비율값을 계산하고,
    상기 는 도플러 비율값, 상기 는 전체 에너지 값, 상기 P는 상기 입력 신호 내의 펄스 개수, 상기 는 상기 거리-도플러 영역의 출력 신호인 펄스 도플러 레이더.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 임계값은 사용자에 의해 미리 설정되고, 0보다 크고 1보다 작은 펄스 도플러 레이더.
  16. 입력 신호에 대해 패스트 타임 방향으로 거리 처리를 수행하고 슬로우 타임 방향으로 도플러 처리를 수행하여 거리-도플러 영역의 출력 신호를 출력하고, 상기 출력 신호 내에서 표적 신호를 검출하여 히트를 출력하는 펄스 도플러 처리부;
    상기 출력 신호에서 도플러 방향의 파워 스펙트럼의 총합인 전체 에너지 값을 계산하는 전체 에너지 계산부;
    상기 전체 에너지 값을 이용하여 상기 거리-도플러 영역에서 검출된 히트의 도플러 비율값을 계산하는 도플러 비율값 계산부;
    상기 도플러 비율값을 임계값과 비교하여 상기 임계값보다 작은 도플러 비율값을 갖는 히트를 제거하는 허위표적 제거부; 및
    상기 임계값 이상의 도플러 비율값을 갖는 히트만을 이용하여 표적 탐지를 수행하는 표적 탐지부를 포함하고,
    상기 도플러 비율값은 모든 거리-도플러 영역에서 1 이하의 값을 갖는 펄스 도플러 레이더.
  17. 삭제
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 도플러 비율값 계산부는,
    수학식 으로 상기 도플러 비율값을 계산하고,
    상기 는 도플러 비율값, 상기 는 전체 에너지 값, 상기 P는 상기 입력 신호 내의 펄스 개수, 상기 는 상기 거리-도플러 영역의 출력 신호인 펄스 도플러 레이더.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 임계값은 사용자에 의해 미리 설정되고, 0보다 크고 1보다 작은 펄스 도플러 레이더.
KR1020230024399A 2023-02-23 2023-02-23 도플러 에너지 비율값을 이용한 도플러 영역에 대한 표적 진위 판단 장치 및 방법, 및 이를 이용한 펄스 도플러 레이더 KR102557452B1 (ko)

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