KR19990014672A - 비행장 지표 탐지 레이더 - Google Patents

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KR19990014672A
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다비드 롱맨
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쉬로모 카쓰
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Abstract

본 발명은 비행장 지표 탐지 레이더 (Airport Surface Detection Radar; ASDR)에 관한 것으로, 송신 안테나 116과, 상기 송신 안테나 116을 통하여 실질적으로 선형의 주파수 변조된 CW 신호를 송신하는 송신기 110과, 모노펄스 수신 안테나 118과, 상기 수신 안테나 118을 통하여 비행장 지표면에서 표적으로부터 적어도 하나의 응답을 수신하며, 방위의 합 및 차 신호를 발생하며, 상기 안테나들의 순시 합 및 차 신호와 순시 방위에 응답하여 상기 표적의 위치를 결정하는 모노펄스 수신기를 구비함을 특징으로 한다.

Description

비행장 지표 탐지 레이더
비행장 지표 탐지 레이더는 잘 알려져 있는 것으로서, 미국에서 35년 이상에 걸쳐 운용되어 왔다. 그러한 시스템은 비행장의 레이더 지도를 지상에서의 비행기의 위치와 진행방향을 결정하기 위하여 그것을 사용하기도 하는 제어부로 제공한다. 일반적으로, 공중에 있는 비행기는 이륙과 착륙시 지상에 아주 가까이 있을 때를 제외하고는 이러한 레이더에 의하여 탐지되지 않는다.
이와 같은 레이더에 의하여 요구되는 분해능은 레이더 상에서 비행기의 매핑이 비행기의 존재사실과 방위를 다 나타내는 것이 일반적으로 바람직하기 때문에 매우 엄격하다. 따라서, 그러한 시스템은 일반적으로 비행장에 있는 항공기의 실제 형상을 보여 줄 수 있을 정도의 분해능을 가진다. 또한, 자동차와 같은 다른 차량들도 화면상에서 나타나야만 한다. 그러한 시스템에서 더 요구되는 것은 비가 오거나 안개 속에서도 그 시스템이 동작하는 것이다. 왜냐면 그러한 상황에서 그 시스템이야 말로 가장 필요로 하는 것이기 때문이다. 좋은 날씨에서는 비행장을 눈으로 감시하는 것으로도 충분하다고 흔히 여겨진다.
매우 협소한 각도의 식별력(약 0.1°-0.2°)과 상당히 세밀한 거리의 판별력의 기술적인 조건으로 바꾸는 이러한 요구들을 충족시키기 위하여, 고전력 Ku 밴드 나노초 길이의 펄스가 사용된다. 따라서, 매우 큰 안테나(4-5 미터)가 일반적으로 사용되고 있으며 이러한 안테나는 짧은 업데이트 주기를 제공하기 위해 빠른 속도로 회전한다.
각도의 판별력은 레이더 안테나의 설계와 사용되는 주파수에 의존하며 또한 매핑되는 물체들의 특성과 그 물체들이 얼마나 떨어져 있는가 하는 것에도 의존한다. 그러나, 거리 분해능이 낮다면, 이는 각도 간격이 안테나의 각도의 판별력 보다 큰 물체들 간을 구별하기 위한 레이더 시스템의 능력에 영향을 미칠 수도 있다는 것을 명심해야 한다. 어떤 레이더 응용에서는, 예를 들어, 떨어져 있는 표적을 추적함에 있어서, 각도의 판별력은 반사의 모노펄스 수신을 이용하여 향상될 수도 있다. 그렇지만, 매핑되는 물체들이 흔히 너무 가까이 있는 비행장 지표 탐지 레이더 (ASDR)의 응용에서는, 모노펄스 수신은 소정의 거리에서 다수의 표적들로 부터의 수신이므로 일반적으로 신뢰할 수 없다.
FM/CW (Frequency Modulated/Continuous Wave) 레이더 시스템은 업계에 알려져 있다. 예를 들어, FM/CW는 호크(Hawk) 미사일 시스템의 개선된 CW 레이더 (ICWR)에 사용된다. 이들 레이더는 주파수가 시간에 대해 선형적으로 변하는 CW신호를 전송한다. 물체의 거리는 소정의 시간에서 표적으로부터 송신되는 신호와 수신되는 신호와의 주파수 차를 측정하여 결정된다. 만약 주파수 변화의 기울기를 알고 있으면 (예컨대, △f Hz/sec), 결과적으로 얻어지는 주파수 차 δf는 (δ/△)*c의 거리와 일치한다.
본 발명의 목적은 고도의 각도 및 깊이 판별력을 가지는 레이더 시스템을 제공함에 있다. 바람직하게는 FM/CW 레이더 시스템이 사용된다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 시스템보다도 더 낮은 전력과 향상된 신뢰성과 더 적은 크기를 가지는 개선된 비행장 지표 탐지 레이더 (ASDR)를 제공하는데 있다.
본 발명은 물체의 각도 위치와 거리를 결정하기 위하여, 개선된 고도의 거리 분해능을 가진 레이더, 바람직하게는 FM/CW 레이더의 사용을 기초로 하고 있다. 일반적으로, 비행장 지표 탐지 레이더 (ASDR) 표적은 복잡한 리턴을 제공하기 때문에 본 발명은 고도의 위치 판별력을 가지고서 인접한 물체들로 부터는 리턴의 분리와 동일한 물체로 부터 올때는 리턴의 그룹의 동일함을 고려한다.
본 발명에 따른 FM/CW 레이더는 CW 신호 상에서 매우 안정적이며 바람직하게는 매우 선형적인 FM을 사용한다. 그러한 신호는 디지털 합성기로부터 발생된다. 이는 물체들로부터 리턴간의 고도의 거리 판별력을 가져온다. 각도의 판별력은 반사의 모노펄스 수신을 사용하여 향상된다. 본 발명의 레이더 시스템은 모노펄스 각도 판별력이 소정의 거리에서 다수의 표적들의 리턴에 의하여 흐려지는 것을 방지할 수 있도록 충분할 정도의 고도의 거리 분해능을 가지도록 한다. 이는 그 시스템이 종래의 시스템보다 더 적은 크기의 안테나를 사용하도록 하며 저전력에서 동작하도록 하여 소형이면서 견고한 매우 신뢰성 있는 시스템을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 비행장 지표 탐지 레이더 (Airport Surface Detection Radar; ASDR)는 송신 안테나와, 상기 송신 안테나를 통하여 실질적으로 선형의 주파수 변조된 CW 신호를 송신하는 송신기와, 모노펄스 수신 안테나와, 상기 수신 안테나를 통하여 비행장 지표면에서 표적으로부터 적어도 하나의 응답을 수신하며, 방위의 합 및 차 신호를 발생하며, 상기 안테나들의 순시 합 및 차 신호와 순시 방위에 응답하여 상기 표적의 위치를 결정하는 모노펄스 수신기를 구비함을 특징으로 한다.
상기 비행장 지표 탐지 레이더는 직접 디지탈 합성기 (Direct Digital Synthesizer; DDS) 파형 발생부를 더 구비할 수 있다. 상기 DDS 파형 발생부는 상기 송신 안테나에 의하여 송신되는 FM/CW 신호를 발생하여 상기 모노펄스 수신기에 의하여 수신되는 상기 적어도 하나의 응답이 상기 FM/CW 신호에 대한 응답으로 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 모노펄스 수신기는 약 0.5°보다 더 미세한 각도 판별력을 가진다. 부가적으로 혹은 대안으로 , 상기 모노펄스 수신기는 약 4 미터, 바람직하게는 약 2 미터 보다 더 미세한 거리 분해능을 가진다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에에 따르면, 비행장 지표 탐지 레이더 (Airport Surface Detection Radar; ASDR)는 FM/CW 신호를 발생하는 직접 디지털 합성기 (Direct Digital Synthesizer; DDS) 파형 발생부와, 상기 FM/CW 신호를 송신하는 안테나 시스템과, 표적으로부터 반사된 FM/CW 신호를 수신하는 수신기와, 상기 송신 및 수신 신호의 순시 주파수를 비교하고 그로부터 상기 표적의 거리를 결정하는 신호 분석기를 구비함을 특징으로 한다.
상기 신호 분석기는 상기 수신기로 부터 합 및 차 신호를 수신하는 모노펄스 분석기이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에에 따르면, 소정의 시야 내에서 표적들을 매핑하기 위한 레이더 시스템에 있어서, 송신 안테나와, 상기 송신 안테나를 통하여 신호를 송신하는 송신기와, 모노펄스 수신 안테나와, 상기 수신 안테나를 통하여 상기 시야각 내의 표적으로부터 적어도 하나의 응답을 수신하며, 방위의 합 및 차 신호를 발생하며, 상기 안테나들의 순시 합 및 차 신호와 방위에 응답하여 상기 표적의 위치를 결정하는 모노펄스 수신기를 구비하며 상기 표적의 위치는 약 4 미터 보다 더 미세한 거리 분해능으로 결정됨을 특징으로 하는 레이더 시스템을 제공한다.
상기 표적의 위치는 약 2 미터보다 더 미세한 거리 분해능으로 결정되는 것이 바람직하다. 부가적으로 혹은 대안으로, 상기 위치 표적의 위치는 약 0.5°보다 더 미세한 방위 각도 판별력으로 결정된다.
상기 소정 시야는 비행장 지표를 포함한다.
상기 송신기에 의하여 송신되는 신호는 주파수 변조된 CW 신호로서 바람직하게는 실질적으로 선형의 주파수 변조된 CW신호이다.
상기 레이더 시스템은 상기 주파수 변조된 CW 신호를 발생하는 직접 디지털 합성기 (Direct Digital Synthesizer; DDS) 파형 발생부를 더 구비할 수 있다.
본 발명은 레이더 분야에 관한 것으로, 특히 고도의 거리 분해능을 이용한 비행장 지표 탐지 레이더 (Airport Surface Detection Radar; ASDR)에 관한 것이다.
도 1A는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 거리 결정 방법을 보여주는 선형 FM/CW 레이더에서의 송수신 파형도.
도 1B는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FM/CW 송수신기 레이더 시스템을 보여주는 간략화한 블록도.
도 1C는 도 1B의 블록도에 의하여 도시된 시스템의 전형적인 출력을 보여주는 그래프.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비행장 지표 탐지 레이더 (ASDR)의 간략화한 블록도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 2의 비행장 지표 탐지 레이더 (ASDR)에서 사용되는 DDS를 기초로 한 발진기의 개략적인 블록도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 신호와 데이터 처리장치의 개략적인 블록도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1A는 본 발명의 실시예에 따른 FM/CW 레이더 시스템의 송신 및 반사 파형을 간략한 형태로 도시하고 있다. 램프에 따라서 변하는 주파수 변조를 가지는 CW신호는 안테나에 의하여 송신된다. 이 신호의 주파수 변화가 도 1A에 실선 곡선 100으로 나타나 있다. 송신기로부터 소정의 거리에 위치한 단일 리턴을 가지는 단순한 표적으로 부터의 반사 주파수 변화는 도 1A에 파선 102로 나타나 있다. 이 간략화한 예에서, 하나의 반사만이 존재하므로 수신 반사 신호의 주파수는 시간지연, 즉, δt=2r/c (r은 물체의 거리이며 c는 광속)을 가지는 송신 신호의 주파수를 추적할 것이다.
만일 송신 및 반사 신호의 주파수들을 시간에서 도시된 주파수 불연속점 근처를 제외한 임의의 점에서 비교한다면, 두 신호간 주파수의 차이 δf=sδt (s는 시간에 대한 주파수 변화율, 즉 도 1A의 곡선의 기울기)로 주어진다.
도 1B는 도 1A의 원리에 따라 동작하는 FM/CW 레이더 시스템에 대한 간단한 송수신기를 도시하고 있다. 발생기 110은 도 1A에 도시한 것과 같은 주파수 변화를 가지는 신호를 발생한다. 이 신호는 전력 증폭기 112에 의하여 증폭되며 픽오프 (pick-off) 114의 직선 경로를 통하여 송신 안테나 116으로 전송된다.
픽오프 114로 부터의 송신 신호의 샘플과 수신 안테나 118로부터 수신되는 리턴 신호는 믹서 120에서 혼합되고, 바람직하지 않은 리턴 신호, 예를 들어 소정의 거리 범위밖에 있는 물체로 부터의 리턴을 제거하는 대역 통과 필터 (BPF) 122에 의하여 필터링된다. 혼합되고 필터링된 신호의 주파수는 매핑되는 물체의 거리에 실질적으로 선형적으로 의존한다. 대역 통과 필터 122로 부터의 신호는 아날로그/디지털 (A/D) 변환기 124에 의하여 디지털로 변환되며, 송수신 신호로부터의 LFM 주파수 성분을 포함하고 있는 이 디지털 변환된 신호는 고속 푸리에 변환 (Fast Fourier Transform; FFT) 혹은 다른 주파수 분석기 126에 의하여 분석되어 도 1C에 도시된 스펙트럼을 발생한다.
도 1B는 FM/CW 레이더의 매우 간략화한 버전이며 회로부의 많은 변경이 가능함을 이해하여야 한다. 예를 들어, 써큘레이터와 하나의 안테나가 도 1B에 도시한 픽오프 및 2중 안테나 시스템 대신에 사용될 수도 있으며, 그리고/혹은 디지털화가 신호 경로에서 더 일찍 수행되거나 시스템이 완전히 아날로그로 될 수도 있다. 또한, 하기에 설명되는 바와 같이 수신 안테나의 각도 판별력을 향상시키기 위하여 모노펄스 수신기를 사용하는 것이 바람직하다. 도 1B에 도시된 회로에 대한 다른 변형들도 알려져 있는 바와 같이 가능하다.
도 1C는 도 1A에 도시된 단순한 반사에 대한 주파수 분석기 126의 출력을 보여준다. 송신 신호를 나타내는 신호 출력은 주파수 If(f0)에 대응하는 시간에서의 블립 125로서 나타난다. 이 신호는 반사 신호에 대한 기준으로서 작용하는데 반사신호 중 하나는 기준이 되는 신호의 주파수 보다 δf 더 높은 주파수에서 블립 127로 나타난다. 만일 하나 이상의 반사가 하나 혹은 그 이상의 표적들로부터 동시에 수신되면 그것은 그 들 거리에 대응하는 여러 주파수에서의 분리된 스펙트럼 성분으로 나타내질 것이다.
전체적인 반사의 서로 다른 성분을 분석하기 위한 FM/CW 레이더의 능력은 시스템의 거리 분해능과 각도 판별력 둘 다에 의존한다. 만일 각도 판별력이 충분하지 못하면, 각도상으로 떨어져 있는 두 표적들의 주파수 성분이 중첩될 것이며 그 둘 사이를 구별하는 것이 불가능 할 것이다.
매우 가까이 있는 물체들을 매핑할 때, 고도의 각도 판별력을 얻기 위하여는 매우 커다란 안테나가 일반적으로 요구된다. 왜냐면, 모노펄스 수신과 같은 다른 판별 기술은 일반적으로 그러한 경우에 비실용적이기 때문이다. 그러나, 본 발명은 하기에 상세히 설명되겠지만 이 모노펄스 수신기에 의하여 각도 판별을 가능하게 하는 특히 고도의 거리 분해능을 이용하므로써 커다란 안테나를 사용하지 않아도 된다. 그러한 시스템은 고도의 거리 분해능이 필요 없을 경우에는 유용하지 않다.
본 발명은 상기 및 하기의 FM/CW 레이더 시스템의 문맥에서 서술된다. 그렇지만 예컨대 짧은 펄스 레이더 시스템과 같은 다른 방법과 시스템이 본 발명에 의하여 요구되는 고도의 거리 분해능을 제공하기 위한 대안으로 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, FM/CW 시스템이 일반적으로 더 간단하고 덜 비싼 실시예이기 때문에 바람직하다.
FM/CW 레이더를 사용할 때 고도의 거리 분해능을 위한 기본 요건은 신호원 110의 매우 정확한 선형성 혹은 적어도 시간에 대해 매우 안정적이며 예측가능한 변화이므로 주파수 스위프의 어떤 비선형성에 대해 보정이 가해질 수 있다. 이하에 나타나 있는 바와 같이, 그러한 시스템을 본 발명의 견지에 따라 달성할 수 있다.
위에서 살펴본 바와 같이, 종래의 시스템은 FM/CW 방법론의 능력을 가진 비행장 지표 탐지 레이더 (ASDR) 시스템의 표적 판별 요건의 표면상의 비양립성으로 인하여 그 ASDR 시스템에 대한 FM/CW 시스템을 사용해 오고 있지 않다. 그리하여 ASDR에 대해 크고, 고전력에 일반적으로 신뢰할 수도 없는 매우 짧은 펄스 시스템을 가져왔다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비행장 지표 탐지 레이더 (ASDR)의 간략화한 블록도이다. 직접 디지털 합성기 (Direct Digital Synthesizer; DDS)를 기초로한 파형 발생부 130은 아래에 더 자세히 설명되겠지만 도 1에 도시한 바와 같은 기본 FM/CW 신호를 발생한다. 이 파형은 라인 136을 통하여 여자기 134로부터 기준 주파수를 수신하는 종래 방식 설계의 상향 주파수 변환기 132에 의하여 예를 들어 Ku 밴드로 주파수 상향 변환된다. 여자기 134는 또한 라인 138상에서 파형 발생부 130에 의하여 수신되며 라인 142상에서 제어부 140으로부터 수신되는 제어신호와 함께 사용되는 하나 이상의 고정된 주파수 신호를 발생하여 기본 FM/CW 신호를 출력하게 한다.
상향 주파수 변환기 132의 출력은 송신기 146에 의하여 증폭된 후에 송신 안테나 144에 의하여 송신된다.
안테나 144의 빔에서 표적에 의하여 반사되는 신호는 예컨대 1 Hz의 업데이트 속도에 해당하는 60 RPM의 상대적으로 높은 속도를 가지고서 안테나 144와 함께 회전하는 모노펄스 수신 안테나 148에 의하여 수신된다. 모노펄스 안테나 148에 의하여 수신되는 신호는 종래 방식 설계의 전치부 150에 의하여 합 및 차 신호로 변환된다. 이 합 및 차 신호는 라인 154를 통하여 상향 주파수 변환기 132로부터 기준신호를 수신하는 하향 주파수 변환기 152에 의하여 중간 주파수 (IF) 신호로 변환된다. 이 중간 주파수 합 및 차 신호는 라인 157을 통하여 여자기 134로부터 중간 주파수 기준신호를 수신하는 중간 주파수 변환기 156에 의하여 비디오 합 및 차 신호로 변환된다. 이 비디오 합 및 차 신호는 종래 방식 설계의 비디오 장치 158에 의하여 고도의 각도 판별 반사 신호로 변환되고 프로세서 160으로 보내진다.
전치부 150, 하향 주파수 변환기 152, 중간 주파수 변환기 156 및 비디오 장치 158은 모두 잘 알려진 바와 같이 수퍼헤테로다인 수신기로 구현될 수 있다.
프로세서 160은 많은 일을 처리한다. 첫째로, 프로세서 160은 반사신호를 분석하고 그것을 예를 들어 FFT를 사용한 거리신호로 변환한다. 둘째, 프로세서 160은 잘 알려진 바와 같이 제어부로 예를 들어 24 MHz의 클럭 주파수를 제공하는 제어부 140과 통신한다. 이러한 요구는 라인 162상에서 제어신호로서 여자기 134로 전송된다.
프로세서 160은 또한 페디스털 제어부 164를 통하여 안테나들의 회전을 예컨대 약 60 RPM의 속도로 제어하며 샤프트 엔코더 166으로 부터 안테나의 각도 위치에 대한 정보를 수신한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 엔코더 166은 고분해능과 정확도, 바람직하게는 14 비트 분해능과 정확도를 가진다. 이 정보와 비디오 장치 158로부터 수신되는 신호를 사용하여 프로세서 160은 표시장치 165상에 지표상의 표적들로 부터의 반사 지도를 표시한다. 사용자 인터페이스 168은 사용자로 하여금 시스템을 온 시키고 시스템의 전체의 거리와 회전율과 같은 변수를 변경시키도록 한다.
디지털 파형 발생부 130의 바람직한 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3의 바람직한 실시예에서, 파형 발생부 130은 버스 174를 통하여 제어신호를 제공하는 산술논리장치 (Arithmetic Logic Unit; ALU)/카운터 172에 의하여 제어되는 PLESSEY SP 2002와 같은 직접 디지털 합성기 (Direct Digital Synthesizer; DDS) 170을 포함하고 있다. 이들 제어신호는 라인 138을 통하여 여자기 134로부터 수신되는 신호에 대하여 DDS 170의 순시 주파수 출력을 지정한다. ALU/카운터 172는 DDS의 시작 주파수를 지정하는 FM 시작 신호와 각 클럭펄스에 대한 주파수 변화를 지정하는 FM 레이트 신호에 응답하여 제어신호를 발생한다. 이 두 신호는 라인 142를 통하여 제어부 140으로부터 ALU/카운터 172에 의하여 수신된다.
상술한 바와 같이 발생기 130에 의하여 출력되는 것과 같은 안정된 선형 파형은 세밀한 거리 판별력을 고려하여 소형의 상대적으로 낮은 전력을 가지는 견고한 ASDR 시스템을 만들어 내는 것을 가능케 한다. 특히, 송신기 146은 어떤 적절하면서도 견고한 증폭기를 사용하여 10 와트의 출력전력을 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 여자기 134는 24 MHz와 1.44 GHz 신호를 파형 발생부 130으로 제공하고, 1.44 GHz와 1.68 GHz 신호를 상향 주파수 변환기 132로 제공하며, 1.68 GHz 신호를 하향 주파수 변환기 152로 제공하며 1.656 GHz 신호를 중간 주파수 변환기 156으로 제공한다. 이 들 주파수 모두는 240 MHz에서 동작하는 여자기에 있는 마스터 수정 발진기에 근거하여 발생한다. 파형 발생부 130의 출력은 360 MHz 범위에 있으며 원하는 분해능에 따라 240 MHz 및 480 MHz 사이의 범위에 걸쳐 스위프된다. 상향 주파수 변환기의 출력은 15,960 MHz에 있기 때문에 송신 신호는 16 GHz 범위에 있으며 ±120 MHz의 범위에 걸쳐 스위프된다. 안테나 144는 0.4-0.6 미터의 수평길이와 1.2-1.5 미터의 수직길이를 가지는 피드혼/파라볼릭 (feed-horn/parabolic) 안테나이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 수신 안테나 148은 위에서와 비슷한 크기를 가지는 이중의 피드혼/파라볼릭 안테나이며 약 1°의 고유의 각도 판별력을 가진다. 모노펄스 수신의 결과로서 이 판별력은 0.3° 혹은 더 나은 정도로 향상된다. 이 각도 판별력은 500 미터 길이에서 약 2.5 미터의 선형 방위 판별력을 가져온다.
이러한 시스템의 거리는 정상적으로 100 미터와 4,000 미터 사이이다. 이는 4미터, 전형적으로 1-2 미터보다 더 세밀한 거리 분해능을 허용한다. 안테나 시스템의 고도 빔 폭은 비행하는 물체의 배제를 보장하는 지평선과 지평선 이하의 25°사이의 대략 25°가 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예는 1,680 MHz의 제1 중간 주파수 신호와 24 MHz의 제 2 중간 주파수 신호를 사용한다. 알려진 바와 같이, 정밀 수정 발진기원을 사용하는 것이 바람직한 상술한 DDS를 기초로 한 파형 발생부 130은 본 발명의 거리 분해능 요건을 충분히 갖춘 매우 정확한 선형성을 가지는 FM/CW 신호를 제공한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호와 데이터 프로세서 190의 개략적인 블록도로서, 비디오 장치 158과 프로세서 160의 기능을 결합한 것이다. 합 및 차 신호 (∑ 및 △)은 이중 A/D 변환기 192에 의하여 디지털로 변환되며 두 개의 FFT변환기 194 및 196으로 각각 전송된다. 예를 들어, FFT 변환기 194 및 196에 의하여 수신되는 디지탈화된 합 및 차 입력은 도 4에 나타낸 바와 같이 10 MHz 신호를 포함 할 수 있다. FFT 변환기 194는 크기 임계장치 197에 의하여 필터링되는 FFT 변환된 디지털 합 신호 예컨대 5 MHz 신호를 발생한다. FFT 변환기 196은 합/차 비교기 199에 의하여 필터링되는 FFT 변환된 디지털 차 신호, 예컨대 5 MHz 신호를 발생한다. 필터링된 합 및 차 신호 198 및 200은 샤프트 엔코더 166으로부터 방위지시를 수신하며 DEC 2100 컴퓨터와 같은 고속 컴퓨터 206으로 보내지는 방위 신호 204를 발생하는 고속 입/출력 인터페이스 장치 (FI/O I/F) 202로 전송된다.
컴퓨터 206은 극좌표로 부터의 디지탈화된 영상을 경도/위도 좌표로 변환하며, 디지털 감도 시간 제어 등가 능력을 제공하며, 다중경로 신호를 제거하며, 이전의 스캔으로부터 클러터 리턴을 저장하며 클러터 억압을 용이하게 하기 위해 다이내믹 형태의 클러터 지도를 만들어 내며, 비디오 엔코딩, 비디오 상관 및 비디오 통합을 제공하며, 다수의 표적들에 대한 추적 (즉, 추종) 능력을 제공한다. 컴퓨터 206은 그밖에 필요한 어떤 다른 원하는 기능을 수행할 수 있음을 이해하여야 할 것이다. 또한 컴퓨터가 행하는 기능은 알려진 바와 같이 특정 설계에 따라 하드웨어, 소프트웨어 혹은 둘 다에 의하여 수행될 수 있다.
컴퓨터에 의하여 발생되는 정보는 표시 처리장치로 전송되며 또 이더넷을 통하여 VME I/F 208로 전송된다. 레이더 신호와 데이터 프로세서 190의 대부분의 요소들은 VME 버스 210을 통하여 통신한다. 컴퓨터 206에 의하여 발생되는 정보를 기초로 하여 표시 처리장치는 데이터 태그, 활주로 급습에 대한 경보, 주의와 경고에 대한 조언, 분주한 활주로와 접근 경로에 대한 차량 장애 등을 표시장치에 표시한다.
이상에서 본 발명을 예를 들어 설명을 한 것이며 다음의 특허 청구의 범위에서 기술되는 바와 같이 본 발명의 범위를 한정하려 한 것은 아니다. 이상에서 개시된 실시예의 변화와 변형이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 가능하다.

Claims (15)

  1. 비행장 지표 탐지 레이더 (Airport Surface Detection Radar; ASDR)에 있어서,
    송신 안테나와,
    상기 송신 안테나를 통하여 실질적으로 선형의 주파수 변조된 CW 신호를 송신하는 송신기와,
    모노펄스 수신 안테나와,
    상기 수신 안테나를 통하여 비행장 지표면에서 표적으로부터 적어도 하나의 응답을 수신하며, 방위의 합 및 차 신호를 발생하며, 상기 안테나들의 순시 합 및 차 신호와 순시 방위에 응답하여 상기 표적의 위치를 결정하는 모노펄스 수신기를 구비함을 특징으로 하는 비행장 지표 탐지 레이더.
  2. 제1항에 있어서, 직접 디지털 합성기 (Direct Digital Synthesizer; DDS) 파형 발생부를 더 구비함을 특징으로 하는 비행장 지표 탐지 레이더.
  3. 제2항에 있어서, 상기 직접 디지털 합성기 파형 발생부는 FM/CW 신호를 발생하며, 상기 송신 안테나는 상기 FM/CW 신호를 전송하며, 상기 모노펄스 수신기에 의하여 수신되는 상기 적어도 하나의 응답은 상기 FM/CW 신호에 대한 응답으로 구성됨을 특징으로 하는 비행장 지표 탐지 레이더.
  4. 제1, 2 및 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 모노펄스 수신기는 약 0.5°보다 더 미세한 각도 판별력을 가짐을 특징으로 하는 비행장 지표 탐지 레이더.
  5. 제1, 2, 3 및 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 모노펄스 수신기는 약 4 미터보다 더 미세한 거리 분해능을 가짐을 특징으로 하는 비행장 지표 탐지 레이더.
  6. 제5항에 있어서, 상기 모노펄스 수신기는 약 2 미터보다 더 미세한 거리 분해능을 가짐을 특징으로 하는 비행장 지표 탐지 레이더.
  7. 소정의 시야 내에서 표적들을 매핑하기 위한 레이더 시스템에 있어서,
    송신 안테나와,
    상기 송신 안테나를 통하여 신호를 송신하는 송신기와,
    모노펄스 수신 안테나와,
    상기 수신 안테나를 통하여 상기 시야각 내의 표적으로부터 적어도 하나의 응답을 수신하며, 방위의 합 및 차 신호를 발생하며, 상기 안테나들의 순시 합 및 차 신호와 방위에 응답하여 상기 표적의 위치를 결정하는 모노펄스 수신기를 구비하며 상기 표적의 위치는 약 4 미터 보다 더 미세한 거리 분해능으로 결정됨을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 표적의 위치는 약 2 미터보다 더 미세한 거리 분해능으로 결정됨을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  9. 제7항 혹은 제8항에 있어서, 상기 위치 표적의 위치는 약 0.5°보다 더 미세한 방위 각도 판별력으로 결정됨을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  10. 제7, 8 및 9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 시야는 비행장 지표를 포함함을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  11. 제7, 8, 9 및 10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신기에 의하여 송신되는 신호는 주파수 변조된 CW 신호임을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 주파수 변조된 CW 신호를 발생하는 직접 디지털 합성기 (Direct Digital Synthesizer; DDS) 파형 발생부를 더 구비함을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  13. 제11항 혹은 제12항에 있어서, 상기 주파수 변조된 CW 신호는 실질적으로 선형의 주파수 변조된 CW 신호임을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  14. 비행장 지표 탐지 레이더 (Airport Surface Detection Radar; ASDR)에 있어서,
    FM/CW 신호를 발생하는 직접 디지털 합성기 (Direct Digital Synthesizer; DDS) 파형 발생부와,
    상기 FM/CW 신호를 송신하는 안테나 시스템과,
    표적으로부터 반사된 FM/CW 신호를 수신하는 수신기와,
    상기 송수신 신호의 순시 주파수를 비교하고 그로부터 상기 표적의 거리를 결정하는 신호 분석기를 구비함을 특징으로 하는 비행장 지표 탐지 레이더.
  15. 제14항에 있어서, 상기 신호 분석기는 상기 수신기로 부터 합 및 차 신호를 수신하는 모노펄스 분석기임을 특징으로 하는 비행장 지표 탐지 레이더.
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