KR20010063211A

KR20010063211A - 레이더의 거리오차 판별기

Info

Publication number: KR20010063211A
Application number: KR1019990060204A
Authority: KR
Inventors: 이승룡
Original assignee: 송재인; 엘지이노텍(주)
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-09

Abstract

본 발명은 레이더의 수신 안테나에서 수신된 아날로그 표적 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터에서 공급되는 디지털 신호를 동기화하여 출력하는 동기화부와, 상기 동기화부에서 출력되는 디지털 신호중 가장 큰 출력의 신호를 택하여 이를 얼리 게이트 샘플로 취하고, 가장 큰 출력 신호 다음의 신호를 레이트 게이트 샘플로 취하여 이들을 연산하여 거리오차를 판별하는 DSP를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 의한 레이더의 거리오차 판별기는 아날로그 신호인 표적 신호를 삼각파로 모델링한 후 디지털 신호로 변환하고, 이를 처리하여 거리오차를 측정함으로써 정확한 거리오차를 측정하며, 잡음에 강하고 구조 변경을 용이하게 할 수 있다.

Description

레이더의 거리오차 판별기{APPARATUS FOR DISCRIMINATING DISTANCE ERROR OF RADAR}

본 발명은 레이더의 거리오차 판별기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 방식으로 거리오차를 판별하도록 하는 레이더의 거리오차 판별기에 관한 것이다.

일반적으로 레이더(RADAR : Radio Detection And Ranging)는 인간의 가시거리 한계를 초월하여 원거리에 있는 물체의 존재를 탐지하는 센서로서, 기상 여건이나 주야에 관계없이 전천후 기능을 가지고 단거리부터 수평선 너머 지구 반대편의 장거리 물체까지 탐지할 수 있는 고유한 신호의 특성이 있기 때문에 기존의 광학 수단을 이용한 방식과는 완전히 다른 전자파 센서이다.

레이더는 전자파를 이용하여 원거리의 표적을 볼 수 있는 전천후 전자의 눈으로서 항공 운항 및 관제, 지구 및 우주탐사, 기상관측, 선박 항해, 자동차 속도 측정 및 충돌방지 등의 민수용 뿐만 아니라 조기경보, 항만감시, 대공방어, 미사일 유도통제 등의 군사용으로 사용되고 있다.

이러한 레이더에는 표적으로 신호를 송신하고, 표적으로부터 반사되는 신호를 수신하여 표적과의 거리오차를 판별하는 거리오차 판별기가 사용된다.

이와 같은 거리오차 판별기는 수신안테나에서 수신된 아날로그 신호로 거리오차를 판별하는 아날로그 타입의 거리오차 판별기이다.

도 1에 도시된 바와 같은 종래 아날로그 타입의 거리오차 판별기(10)에서,지연기(11)는 표적 신호와 추정된 거리를 근거로 하여 지연을 발생하고, 이를 얼리 게이트(EG : Early Gate)(13)와 레이트 게이트(LG : Late Gate)(12)로 출력한다. 얼리 게이트(13)는 지연기(11)로부터 공급되는 신호에 따라 수신측인 수신안테나(도시 생략)로부터 공급되는 표적 신호의 전단을 온/오프하여 표적 신호의 크기를 측정하고, 레이트 게이트(12)는 지연기(11)로부터 공급되는 지연 신호에 따라 수신안테나로부터 공급되는 표적 신호의 후단을 온/오프하여 표적 신호의 크기를 측정한다. 그리고 비교기(14)는 얼리 게이트(13)와 레이트 게이트(12)에서 출력되는 측정 신호의 부호를 반대로 하여 두값을 더한 후 두 신호 차에 대응하는 거리오차를 출력한다.

비교기(14)에서 출력되는 거리오차를 통해 시스템(도시 생략)은 거리오차를 측정하고, 이를 기초로 다음 실제 거리 측정시 지연기(11)에 어느 정도의 지연을 줄 것인지를 결정하게 된다.

그러나 이러한 종래의 아날로그 거리오차 판별기는 수신 안테나를 통해 수신된 아날로그 표적 신호인 삼각파를 구형파(矩形波)로 간주하여 처리하므로, 정확한 거리오차의 측정이 어렵고, 아날로그 특성상 잡음에 약하며, 구조 변경이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아날로그 신호인 표적 신호를 삼각파로 모델링한 후 디지털 신호로 변환하고, 이를 처리하여 거리오차를 측정함으로써 정확한 거리오차를 측정하고, 잡음에 강하며 구조 변경이용이한 거리오차 판별기를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 레이더의 거리오차 판별기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도

도 2는 본 발명에 의한 레이더의 거리오차 판별기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도

도 3은 본 발명에 의한 표적 신호의 수신 타이밍을 나타낸 타이밍도

도 4는 본 발명에 의해 표적 신호가 삼각파로 모델링된 모습을 나타낸 파형도

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 아날로그 거리오차 판별기 100 : 디지털 거리오차 판별기

11 : 지연기 12 : 레이트 게이트

13 : 얼리 게이트 14 : 비교기

110 : A/D 컨버터 120 : 동기화부

121 : 클록 발생기 122 : 트리거 발생기

123 : 리셋 컨트롤러 124 : 선입선출기

130 : DSP

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 레이더의 거리오차 판별기의 특징은,

레이더의 수신 안테나에서 수신된 아날로그 표적 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 컨버터와,

상기 A/D 컨버터에서 공급되는 디지털 신호를 동기화하여 출력하는 동기화부와,

상기 동기화부에서 출력되는 디지털 신호중 가장 큰 출력의 신호를 택하여 이를 얼리 게이트 샘플로 취하고, 가장 큰 출력 신호 다음의 신호를 레이트 게이트 샘플로 취하여 이들을 연산하여 거리오차를 판별하는 DSP를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서 상기 동기화부는,

상기 레이더로부터 공급되는 발진 신호에 따라 클록 신호를 생성하는 클록 발생기와,

상기 클록 발생기로부터 공급되는 클록 신호에 따라 트리거 신호를 발생하는 트리거 발생기와,

상기 클록 발생기로부터 공급되는 클록 신호와 상기 트리거 발생기로부터 공급되는 트리거 신호에 따라 리셋 신호를 발생하는 리셋 컨트롤러와,

상기 리셋 컨트롤러로부터 공급되는 리셋 신호에 따라 상기 A/D 컨버터에서 입력되는 디지털 신호를 입력 순으로 출력하는 선입선출기를 포함하며,

상기 A/D 컨버터는,

상기 클록 발생기로부터 생성된 클록 신호에 의해 동기화된다.

이하 본 발명에 의한 레이더의 거리오차 판별기의 구성 및 작용을 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 레이더의 거리오차 판별기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 의한 표적 신호의 수신 타이밍을 나타낸 타이밍도이며, 도 4는 본 발명에 의해 표적 신호가 삼각파로 모델링된 모습을 나타낸 파형도이다.

도 2를 참조하면, 디지털 거리오차 판별기(100)는 A/D 컨버터(110)와, 동기화부(120)와, DSP(Digital Signaling Processing : 디지털 신호 처리장치)(130)로 구성된다.

A/D 컨버터(110)는 동기화부(130)의 클록 신호에 따라 동기하여 레이더로부터 공급되는 아날로그 표적 신호를 디지털 신호로 변환시킨다.

동기화부(120)는 클록 발생기(121)와, 트리거 발생기(122)와, 리셋 컨트롤러(123)와, 선입선출기(FIFO : First In First Out)(124)로 구성된다.

클록 발생기(121)는 레이더의 전압 제어 발진기로부터 공급되는 신호에 따라 클록 신호를 생성하여 A/D 컨버터(110)와 트리거 발생기(122) 및 리셋 컨트롤러(123)에 클록 신호를 제공한다.

트리거 발생기(122)는 클록 발생기(121)로부터 공급되는 클록 신호에 따라 트리거 신호를 발생하여 리셋 컨트롤러(123)로 공급한다.

리셋 컨트롤러(123)는 클록 발생기(121)로부터 공급되는 클록 신호와 트리거 발생기(122)로부터 공급되는 트리거 신호에 따라 리셋 신호를 발생하여 선입선출기(124)로 공급한다.

선입선출기(124)는 리셋 컨트롤러(123)로부터 공급되는 리셋 신호에 따라 A/D 컨버터(110)에서 입력되는 디지털 신호를 입력 순으로 DSP(130)로 출력한다.

DSP(130)는 동기화부(120)의 선입선출기(124)에서 출력되는 디지털 신호에 따라 표적의 거리오차를 판별한다. 여기에서 DSP(130)는 레이더에서 사용되는 DSP를 말하며, DSP(130)에는 선입선출기(124)로부터 공급되는 디지털 신호중 가장 큰 출력의 신호를 택하여 이를 얼리 게이트(EG) 샘플로 취하고, 가장 큰 출력 신호 다음의 신호를 레이트 게이트(LG) 샘플로 취한 후, 이들을 연산하여 거리오차를 판별하도록 하는 프로그램이 내장된다.

이하 본 발명에 의한 레이더의 거리오차 판별기의 작용을 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 동기화부(120)의 클록 발생기(121)에서 클록 신호를 발생하여 A/D 컨버터(110)로 공급하면, A/D 컨버터(110)는 클록 신호에 동기되어 입력되는 아날로그 표적 신호를 디지털 신호로 변환한다.

한편 동기화부(120)의 트리거 발생기(122)는 클록 발생기(121)로부터 전달되는 클록 신호에 따라 트리거 신호를 발생하여 이를 리셋 컨트롤러(123)로 전달하면, 리셋 컨트롤러(123)는 선입선출기(124)로 리셋 신호를 출력한다.

리셋 신호에 의해 리셋된 선입선출기(124)로 디지털 신호가 입력되면 선입선출기(124)는 디지털 신호의 입력 순서에 따라 먼저 입력된 디지털 신호를 먼저 출력한다. 이와 같은 동작은 도 3의 타이밍도에 상세하게 도시되어 있다.

이때 선입선출기(124)에서 출력되어 DSP(130)로 입력되는 디지털 신호는 도 4에 도시된 바와 같이 삼각파로 모델링되어 있으며 이는 아래의 수학식 1을 따른다.

DSP(130)로 디지털 신호가 입력되면 DSP(130)는 표적의 위치를 추적하기 위하여 입력되는 디지털 신호중 가장 클 출력 신호를 택하여 얼리 게이트(EG) 샘플로 취하고, 가장 클 출력 신호 다음의 신호를 레이트 게이트(LG) 샘플로 취한다.

그런 다음 DSP(130)는 이들 샘플을 아래의 수학식 2 및 수학식 3에 대입하여 거리오차를 구하게 된다.

여기에서 P₁은 얼리 게이트(EG) 샘플의 크기, P₂는 레이트 게이트(LG) 샘플의 크기, δ는 표적 신호의 최대값이 존재하는 위치와 표적 거리에 해당하는 시간과의 차, δK는 거리오차, K_R은 신호로부터 거리오차를 변환하기 위한 상수이다.

그리하여 DSP(130)는 상기와 같은 프로그램으로 구해진 거리오차를 가지고 추정거리를 계산하는데 사용된다.

따라서 수신측으로부터 공급된 아날로그 신호를 삼각파 형태의 디지털 신호로 변환하여 거리오차를 구할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 아날로그 신호인 표적 신호를 삼각파로 모델링한 후 디지털 신호로 변환하고, 이를 처리하여 거리오차를 측정함으로써 정확한 거리오차를 측정하며, 잡음에 강하고 구조 변경이 용이한 거리오차 판별기를 제공할 수 있다.

Claims

레이더의 수신 안테나에서 수신된 아날로그 표적 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 컨버터와,

상기 A/D 컨버터에서 공급되는 디지털 신호를 동기화하여 출력하는 동기화부와,

상기 동기화부에서 출력되는 디지털 신호중 가장 큰 출력의 신호를 택하여 이를 얼리 게이트 샘플로 취하고, 가장 큰 출력 신호 다음의 신호를 레이트 게이트 샘플로 취하여 이들을 연산하여 거리오차를 판별하는 DSP를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더의 거리오차 판별기.
제 1 항에 있어서,

상기 동기화부는,

상기 레이더로부터 공급되는 발진 신호에 따라 클록 신호를 생성하는 클록 발생기와,

상기 클록 발생기로부터 공급되는 클록 신호에 따라 트리거 신호를 발생하는 트리거 발생기와,

상기 클록 발생기로부터 공급되는 클록 신호와 상기 트리거 발생기로부터 공급되는 트리거 신호에 따라 리셋 신호를 발생하는 리셋 컨트롤러와,

상기 리셋 컨트롤러로부터 공급되는 리셋 신호에 따라 상기 A/D 컨버터에서입력되는 디지털 신호를 입력 순으로 출력하는 선입선출기를 포함하며,

상기 A/D 컨버터는,

상기 클록 발생기로부터 생성된 클록 신호에 의해 동기화되는 것을 특징으로 하는 레이더의 거리오차 판별기.