KR20040099852A - 다기능 레이더에서 표적 탐지를 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다기능 레이더에서 발사한 전파에 대하여 목표물로부터 되돌아오는 하나 이상의 전파로부터의 하나 이상의 신호를 처리하여 표적 탐지하는 방법에 있어서, 상기 하나 이상의 신호에 대하여 거리와 속도에 대한 도메인들을 형성하는 단계와, 상기 형성된 도메인중 하나의 도메인에 대하여 방위각 및 고도각이 동일한 스폿들을 하나의 묶음으로 처리하여 표적을 계산하는 단계와, 상기 계산된 표적이 이전 표적에 대하여 소정의 오프셋 범위 이내이면, 상기 하나의 도메인과 상관 관계가 있는 인접 도메인들에 대하여 방위각 및 고도각이 동일한 스폿들을 하나의 묶음으로 처리하여 표적을 계산하여 새로운 표적을 규정하는 단계를 포함한다.

Description

다기능 레이더에서 표적 탐지를 위한 방법{METHOD FOR DETECTING TARGET IN MULTI-FUNCTION RADAR}
본 발명은 다기능 레이더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정확한 표적을 탐지할 수 있도록 한 다기능 레이더에서 표적 탐지를 위한 방법에 관한 것이다.
레이더(Radar)는 Radio Detection And Ranging의 합성어로써 전파(電波)의 반사 및 산란특성을 이용하여 목표로 하는 물체의 방위와 거리를 결정해서 위치에 관한 정보를 얻기 위한 장치를 말한다. 여기에서, 방위는 안테나의 지향성(指向性)에 의해 구하고, 거리는 마이크로파를 발사하여 목표로부터 반사되어 오는 왕복시간에 의해 구한다.
레이더의 기본원리는 전파 에너지(RADIO ENERGY)(short pulse)가 지향성 안테나에서 발사되어 어느 목표물에 부딪히면 에너지(energy)의 일부가 되돌아 나오는 반사파가 생기고 이 반사파를 수신, 검파하는 장비로 그 목표물에 대한 방위(bearing)를 알 수 있게 되는 원리이다. 즉 전파를 목표물에 보내어 그 전파 에너지(energy)의 반사파를 수신하고 전파의 직진성과 정속성을 이용하여 그 왕복시간과 안테나의 지향특성에 의해 목표물의 위치(방위 및 거리)를 측정하는 장비인 것이다. 따라서 전파가 지상 안테나에서 전 방향으로 발사되고 수신되는 것은 그 소요시간이 거리에 비례하므로 목표물의 방위(bearing)로 위치확인과 동시에 거리도 알 수 있게 되며 이는 거리측정시설(DME)의 원리에도 이용되고 있다. 또 음의 전파와 같이 360도 전 방향으로 회전하고 있는 레이더 안테나가 있다면 전파가 도달되는 지역은 그 지역내의 모든 목표물이 레이더 탐지권(Radar Coverage)에 속하게 되는 것이다.
한편, 레이더 기술의 발달 특히 위상배열 안테나의 개발로 전자적 제어에 의하여 임의의 순간에 임의의 위치로 레이더빔을 지향할 수 있게 되었고, 고속으로 신호처리가 가능한 프로세서 기술의 발달로 1대의 레이더가 동시에 다수 기능을 수행할 수 있는 다기능 레이더를 실현할 수 있었다. 이러한 다기능 레이더는 일반적으로 탐지, 추적, 다표적 출현 대응 등 여러 기능을 가지는데, 특히 탐지 기능의 개선은 다기능 레이더 시스템의 전체 성능을 개선하는 효과를 가져온다. 이러한 탐지 기능은 새로운 표적에 대한 유무를 확인하고 표적의 정확한 방위각 및 고도각을 제공하여 다기능 레이더에 필요한 자료를 제공하는 것이다.
이와 같이, 다기능 레이더에서 표적의 정확한 방위각 및 고도각을 계산하여 표적의 정확한 위치를 알아내는 것이 필요하다.
본 발명은 다기능 레이더에서 표적의 정확한 위치와 방위를 알아내기 위한 방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다기능 레이더에서 발사한 전파에 대하여 목표물로부터 되돌아오는 하나 이상의 전파로부터의 하나 이상의 신호를 처리하여 표적 탐지하는 방법에 있어서, 상기 하나 이상의 신호에 대하여 거리와 속도에 대한 도메인들을 형성하는 단계와, 상기 형성된 도메인중 하나의 도메인에 대하여 방위각 및 고도각이 동일한 스폿들을 하나의 묶음으로 처리하여 표적을 계산하는 단계와, 상기 계산된 표적이 이전 표적에 대하여 소정의 오프셋 범위 이내이면, 상기 하나의 도메인과 상관 관계가 있는 인접 도메인들에 대하여 방위각 및 고도각이 동일한 스폿들을 하나의 묶음으로 처리하여 표적을 계산하여 새로운 표적을 규정하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 다기능 레이더의 블록도.
도 2는 본 발명에 따라 방위각과 고도각에 따른 도메인 상에 스폿을 도시한 도면,
도 3은 거리와 속도에 따른 도메인 상에 스폿을 표시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 표적 탐지 방법을 나타낸 흐름도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 다기능 레이더의 블록도로서 안테나(110), 레이더 신호 처리기(120), 레이더 통제기(130) 및 표시기(140)를 구비한다.
안테나(Antenna)(110)는 전파 에너지의 송신 및 수신을 담당한다. 또한 다기능 레이더는 도 1에 도시하지 않았지만, 전파 에너지를 송신 및 수신하기 위한 송신기 및 수신기를 포함한다. 송신기는 일반적인 송신기와는 상이한 주파수밴드(UHF - Ka밴드)의 전파를 송신하며 단기간에 동작한다. 수신기(Receiver)는 안테나(110)로 되돌아온 약한 에코(전파 에너지)를 증폭하는 기능을 갖는다.
레이더 신호 처리기(120)는 안테나(110)로부터 수신기를 통해 수신한 전파 에너지를 신호 처리하여 레이더 통제기(130)에 제공한다. 레이더 통제기(130)는 전파 에너지 펄스의 송신 및 수신을 정확히 담당할 수 있도록 전체 레이더를 제어한다. 그리고, 레이더 통제기(130)는 본 발명에 따라 레이더 신호 처리기(120)로부터의 신호를 제공받아 표적을 탐지한다.
표시기(140)는 레이더의 표시장치는 텔레비전의 브라운관과 같은 기능인 CRT에 표시가 된다. 근래, 디지털 기술의 발달로 일반 컴퓨터 모니터와 같은 형태의 장치에도 표시된다.
도 2는 본 발명에 따라 방위각과 고도각에 따른 도메인 상에 스폿을 도시한 도면이고 도 3은 거리와 속도에 따른 도메인 상에 스폿을 표시한 도면이며, 도 4는본 발명에 따른 표적 탐지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 다기능 레이더의 레이더 신호 처리기(120)가 안테나(110)로부터의 전파 에너지를 신호 처리하면 레이더 통제기(130)는 단계 200에서 레이더 신호 처리기(120)로부터 도 2에 도시된 바와 같은 신호를 입력받는다.
다기능 레이더의 안테나(110)는 표적으로 전파 에너지를 발사한 후 소정 시간 후에 표적으로부터의 반사파를 수신하는데, 표적으로부터 되돌아 오는 반사파는 여러개가 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 레이더 신호 처리기(120)는 하나 이상의 반사파를 신호 처리하여 레이더 통제기(130)에 제공하는데, 레이더 통제기(130)는 레이더 신호 처리기(120)로부터의 각 신호에 대해 도 2에 도시된 바와 같이 방위각과 고도각에 대한 도메인(10)을 형성한다. 그리고, 레이더 통제기(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 거리(40)와 속도(50)에 대한 도메인(10)을 형성할 수 있다. 레이더 통제기(130)는 각 도메인에 대한 표적의 정확한 값을 알고 있고, 그 표적의 크기(amplitude)에 대한 값도 레이더 신호 처리기(120)로부터 제공받는다. 이렇게 하여, 레이더 통제기(130)는 레이더 신호 처리기(120)로부터의 신호에 대해 타겟의 영역(Range)×속도(Velocity) 도메인을 형성한다. 즉, 표적에 부딪쳐서 되돌아 온 신호는 하나의 스폿에만 속하는 것이 아니고 표적의 크기에 따라 여러 개의 스폿으로 형성된다.
이어서 레이더 통제기(130)는 단계 210에서 R×V 도메인이 소정의 R×V 도메인인지를 검사한다. 단계 210은 예컨대, 속도가 빠른 타겟으로부터의 반사파에 의해 형성된 도메인은 특정 알고리즘을 사용하여 처리하여야 하므로 이를 분리하기위한 것이다. 이어서, 레이더 통제기(130)는 단계 220에서 하나의 도메인에서 방위각(Az)에 대한 처리를 행한다. 즉, 여러 개의 방위각에 빔의 스폿(spot)(표적)이 존재하는 경우, 이것이 만약 근접되어 서로 상관 관계가 있다면, 동일한 스폿으로 규정하기 위해서 동일한 방위각은 한 묶음(set)으로 처리한다. 여기에서 상관 관계가 있음의 여부는 일반적으로 방위각의 빔 폭에 의해 결정된다. 만약 빔 폭이 1.2도인 방위각 빔 폭을 갖는 구조라면 1.2도의 오프셋(offset)은 상관관계가 있다고 규정한다.
이어서, 레이더 통제기(130)는 단계 230에서 하나의 도메인에서 고도각(EI)에 대한 처리를 행하는데, 단계 220에서와 유사하게 처리한다. 이러한 처리를 통하여 하나의 도메인에 동일한 스폿의 단위로 묶음이 생긴다. 이어서 레이더 통제기(130)는 단계 240에서 계산된 표적이 오프셋 범위 내에 있는지를 판단한다. 즉, 레이더 통제기(130)는 계산된 현재 표적과 이전 표적을 비교하여 현재 표적이 이전 표적에 관하여 오프셋 범위 내인지를 판단한다. 현재 표적이 이전 표적에 대하여 소정의 오프셋 범위 내에 있으면 레이더 통제기(130)는 현재 표적이 이전 표적과 차이가 없는 것으로 판단하고 단계 240 내지 260에서 표적에 대한 계산을 다시 한다.
현재 표적이 이전 표적에 대하여 소정의 오프셋 범위 내에 있으면 먼저 레이더 통제기(130)는 단계 250 및 단계 260으로 진행하여 단계 220 및 230에서 처리한 도메인과 서로 상관 관계 있는 도메인에 대하여 단계 220 및 230과 동일하게 처리한다. 예컨대, 도메인 R1에 대하여 상관 관계 있는 도메인은 도메인 R0와 R2가 될수 있다. 이렇게 하여 레이더 통제기(130)는 하나의 스폿에 대하여 인접한 거리와 속도를 갖는 도메인에 대하여 하나의 묶음으로 처리한다. 이어서 레이더 통제기(130)는 하나의 정확한 표적을 규정한다. 이 때, 레이더 통제기(130)는 정확한 새로운 표적을 규정하기 위해 여러 개의 스폿에 대한 크기를 조사한다. 그리고, 크기 비율에 따른 거리 및 속도를 계산하여 보다 정확한 값을 구한다. 만약 3개의 스폿이 형성되었다면, 각각의 크기는 입력되는 값에서 알 수 있고, 이들에 대한 위치 및 속도값은 입력되는 크기에 비례하여 좌표가 결정된다. 이때, 레이더 통제기(130)는 무게 중심(gravity center) 방식을 이용할 수 있다. 이 무게 중심 방식이란 서로 근접된 속도의 도메인에서 얻어진 크기를 바탕으로 서로 다른 웨이트(weighting)를 주어 무게 중심을 구하는 방법이다.
이와 같이 본 발명은 다기능 레이더에서 신호 처리시 각각 형성된 신호를 바탕으로 표적의 거리 채널과 속도 채널에 대한 도메인을 형성한 후 형성된 도메인에 대하여 본 발명에 따른 탐지 방법을 적용함으로써, 여러 개의 스폿을 판단하여 하나의 표적으로 결정하거나, 여러 개의 표적으로 결정한다.
전술한 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 다기능 레이더에서 표적의 정확한 방위각 및 고도각을 계산하여 표적을 정확한 위치를 알아낼 수 있다.

Claims (3)

  1. 다기능 레이더에서 발사한 전파에 대하여 목표물로부터 되돌아오는 하나 이상의 전파로부터의 하나 이상의 신호를 처리하여 표적 탐지하는 방법에 있어서,
    상기 하나 이상의 신호에 대하여 거리와 속도에 대한 도메인들을 형성하는 단계와,
    상기 형성된 도메인중 하나의 도메인에 대하여 방위각 및 고도각이 동일한 스폿들을 하나의 묶음으로 처리하여 표적을 계산하는 단계와,
    상기 계산된 표적이 이전 표적에 대하여 소정의 오프셋 범위 이내이면, 상기 하나의 도메인과 상관 관계가 있는 인접 도메인들에 대하여 방위각 및 고도각이 동일한 스폿들을 하나의 묶음으로 처리하여 표적을 계산하여 새로운 표적을 규정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 탐지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계산된 표적이 이전 표적에 대하여 소정의 오프셋 범위 이내가 아니면, 상기 계산된 표적을 새로운 표적으로 규정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 탐지 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스폿은 무게 중심(gravity center) 방식을 이용하여그 크기에 따라 도메인 상에 좌표가 결정되는 것을 특징으로 하는 표적 탐지 방법.
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