KR20070016392A - 클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 장치에 관한 것으로, 특히 빔을 송신을 위한 파형을 선택하는 레이더 통제부와, 상기 레이더 통제부로부터 선택된 파형을 안테나를 통해 전송하고, 상기 안테나를 통해 신호를 수신하는 송수신부와, 상기 송수신부로부터 수신된 신호를 전송받고, 상기 레이더 통제부의 통제 신호에 의해 상기 수신된 신호의 신호대 잡음비를 산출하는 레이더 신호 처리부와, 상기 레이더 신호 처리부로부터 수신 신호의 신호대 잡음비 값을 수신하고, 기존의 실험값과 비교함으로써 클러터 상황을 판단하는 클러터 처리부와, 상기 클러터 처리부에서의 처리 결괏값을 저장하고, 상기 클러터 상황에서의 파형에 대한 정보를 상기 레이더 통제부로 제공하는 클러터 맵을 포함함을 특징으로 한다.

클러터, 레이더, 탐지, 신호대 잡음비, 클러터 맵

Description

클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INCREASING DETECTION PROBABILITY IN CLUTTER}

도 1은 본 발명에 따른 클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 레이더 장치를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클러터 환경에서의 빔 송신 절차를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클러터 환경에서의 빔 수신 절차를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클러터 환경에서의 클러터 맵 갱신 절차를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 레이더 통제부 110 : 송수신부

120 : 레이더 신호 처리부 130 : 클러터 처리부

140 : 클러터 맵

본 발명은 클러터 환경에서의 탐지 및 추적 향상을 위한 장치에 관한 것으로서, 클러터 상황에서 레이더를 통해 파형을 송수신할 경우 파형을 변환시킴으로써 레이더의 탐지 확률을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 레이더(Radar) 환경에서 표적을 제외한 불필요한 요소를 클러터(clutter)라 한다. 이러한, 레이더 환경에서 불필요한 부분을 회피하거나, 현재의 송신 파형을 바꾸어 줌으로써 클러터 환경에 적합한 파형으로 전환시킨다.

한편, 이와 같이 항상 클러터 환경에 적합한 빔을 사용하고자 할 때에는, 레이더가 탐지 및 추적을 하기 위한 시간이 너무 많이 소요된다. 따라서, 레이더 전체 시스템의 입장에선 성능의 저하 요인이 된다.

즉, 레이더에서 표적을 탐지 및 추적하고자 할 때, 보다 정확한 탐지에 장애가 되는 불필요한 클러터를 제거하기 위해서는 상술한 바와 같이 클러터에 적합한 파형을 사용하여야 하며, 항상 상기 클러터에 적합한 파형을 사용하고자 할 경우, 레이더 시스템의 전체적인 소요 시간이 증가된다는 문제가 발생한다.

이와 같은 경우에, 프레임 타임(frame time)(레이더 시스템에서 같은 표적을 다시 보는 시간)이 증가하게 되어 탐지 확률 및 추적 확률이 떨어지게 된다. 따라서 표적의 속도에도 많은 영향을 받게 된다. 즉, 이와 같은 표적의 제한은 레이더 성능의 제한을 의미하게 되므로, 상기 클러터 상황에서의 보다 효과적인 파형 선택 방법이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 클러터 환경에서 탐지 및 추적 향상을 위하여 클러터를 제거하기 위한 클러터 맵을 사용함으로써 레이더의 탐지 확률을 향상시키는 클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 장치에 있어서, 빔을 송신을 위한 파형을 선택하는 레이더 통제부와, 상기 레이더 통제부로부터 선택된 파형을 안테나를 통해 전송하고, 상기 안테나를 통해 신호를 수신하는 송수신부와, 상기 송수신부로부터 수신된 신호를 전송받고, 상기 레이더 통제부의 통제 신호에 의해 상기 수신된 신호의 신호대 잡음비를 산출하는 레이더 신호 처리부와, 상기 레이더 신호 처리부로부터 수신 신호의 신호대 잡음비 값을 수신하고, 기존의 실험값과 비교함으로써 클러터 상황을 판단하는 클러터 처리부와, 상기 클러터 처리부에서의 처리 결과 값을 저장하고, 상기 클러터 상황에서의 파형에 대한 정보를 상기 레이더 통제부로 제공하는 클러터 맵을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 방법에 있어서, 안테나로부터 신호를 수신하고, 상기 수신 신호의 파형이 LFM 파형인지를 판단하는 과정과, 상기 수신 신호의 파형이 LFM 파형일 경우, 상기 수신 신호의 SNR을 산출하는 과정과, 상기 산출된 수신 신호의 SNR 값을 기설정된 실험치 값과 비교하는 과정과, 상기 비교 결과, 상기 수신 신호의 SNR 값이 상기 실험치 값보다 클 경우, 상기 클러터 조건에 적합한 PT 파형으로 송신 파형을 전환시키는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

상술한 바와 같이 레이더 환경에서 표적을 제외한 불필요한 요소를 클러터라 한다. 본 발명에서는 이러한 클러터 환경에서 탐지 및 추적 향상을 위해서 클러터 제거를 위한 클러터 맵(clutter Map)을 사용한다. 따라서, 상기 클러터 맵에 의해 레이더 환경에서 불필요한 부분을 회피하거나, 현재의 파형을 바꾸어 줌으로써 클러터 환경에 적합한 파형으로 전환 시키게 된다.

즉, 항상 클러터 환경에 적합한 빔을 사용할 때, 레이더가 탐지 및 추적을 하기 위한 시간이 너무 많이 소요되고, 이에 따라 레이더 전체 시스템의 입장에서 성능의 저하 요인이 된다. 따라서, 이를 방지하기 위해 레이더에 클러터 맵을 추가함으로써 필요한 경우에 한하여 파형을 전환하거나, 송신을 금지하게 된다.

또한, 본 발명에서는 종래 기술의 문제점인 프레임 타임(frame time)을 줄이면서 클러터 환경에 적합한 레이더를 만들기 위하여, 상기 클러터 맵을 사용하여 적응적인(adaptive) 파형 선택을 고려하게 된다.

이때, 상기 파형 선택은 항상 클러터 환경에 적합한 긴 파형을 선택하는 것 이 아니라, 상기 클러터 맵을 사용하여 클러터가 발생한 부분에 대하여 사용하고, 상기와 같은 파형으로도 처리되지 않는 부분을 클러터 맵을 참조하여 해당 구간에 대한 블랭킹(Blanking)을 시킨다.

또한, 매 빔 단위로 레이더 신호처리에서 처리된 결과 값을 이용하여 상기 클러터 맵을 갱신한다. 이와 같이 갱신된 클러터 맵은 다음 빔의 선택에 사용된다. 즉, 본 발명에 따른 클러터 맵에 의하여 긴 구간(duration)을 갖는 파형과 짧은 구간을 갖는 파형을 적절하게 사용하게 된다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 클러터 맵을 포함하는 레이더 장치를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 레이더 장치를 나타낸 도면이다. 상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치는 레이더 통제부(100), 송수신부(110), 레이더 신호 처리부(Radar signal Processor; 120), 클러터 처리부(130), 클러터 맵(140) 등으로 구성될 수 있다. 상기 레이더 통제부(100), 송수신부(110) 및 레이더 신호 처리부(120)는 종래의 일반적인 레이더에서의 기능을 수행함과 동시에 본 발명에 따른 추가적인 기능을 수행한다. 또한, 본 발명에 따라 새롭게 추가된 클러터 처리부(130) 및 클러터 맵(140)은 후술할 본 발명에 따른 클러터 맵에 의한 기능을 수행하게 된다.

이하, 상기 레이더 장치를 통해 파형을 생성하여 전송하고 수신하는 방법을 설명한다. 먼저, 상기 레이더 통제부(100)에서는 빔을 송신하는 초기에 기 설정된 디폴트(default) 파형을 선택한다. 상기 선택된 파형은 상기 송수신부(110)를 통해 안테나로 전송된다. 상기 전송에 따라 표적에 의해 반사된 신호는 상기 안테나를 통해 송수신부(110)로 수신된다.

이때, 상기 수신된 신호는 상기 레이더 신호 처리부(120)로 전송되며, 상기 레이더 신호 처리부(120)에서는 상기 레이더 통제부(100)의 통제 신호에 의해 상기 수신된 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; 이하, 'SNR'이라 한다)를 구하게 된다. 이때, 상기 레이더 신호 처리부(120)에서 처리된 값은 상기 클러터 처리부(130)로 전송된다.

상기 클러터 처리부(130)에서는 기존의 데이터와 현재의 데이터를 비교하여 계산을 하게 된다 상기 클러터 처리부(130)의 세부 처리 방법은 도 2 내지 도 4에서 후술하기로 한다. 한편, 상기 클러터 처리부(130)에서는 상기 레이더 신호 처리부(120)로 입력되는 신호 파형에 따라 다른 처리를 수행하게 된다. 즉, 만약 상기 입력되는 파형이 선형 주파수 변조(Linear Frequency Modulation; LFM) 방식을 경우에는 클러터 환경시에 입력되는 신호가 커지므로 상기 입력되는 값과 실험치 값을 비교하여 클러터의 유무를 판단하게 된다.

이때, 상기 클러터 처리부(130)의 판단 결과 상기 레이더 신호 처리부(120)에서 산출된 수신 신호의 SNR 값이 기설정된 실험치 값보다 작을 경우에는 클러터 조건이 아닌 경우이므로 다음 파형 전송시 동일한 파형을 그대로 유지하여 전송하도록 상기 레이더 통제부(100)에서 제어하게 된다. 그러나 만약 상기 클러터 처리부(130)의 판단 결과 상기 수신 신호의 SNR 값이 기설정된 실험치 값보다 클 경우에는 클러터 상황이므로 해당 클러터 조건에 적합한 PT(Pulse Train) 파형으로 송 신 파형을 전환한다.

한편, 상기 클러터 처리부(130)에서의 처리 결과 값은 상기 클러터 맵(140)의 갱신 자료로 활용된다. 즉, 상기 클러터 처리부(130)의 처리 결과에 따라 상기 클러터 맵(140)에 저장된 자료들을 갱신하게 된다. 그런 다음, 상기 레이더 통제부(100)에서는 다음 파형 송신시 상기 수신시의 감쇄(attenuation) 값을 결정하여 송신 파형의 자료로 사용하게 된다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 클러터 상황에서의 빔 송/수신 절차를 각각 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클러터 환경에서의 빔 송신 절차를 나타낸 도면이다. 상기 도 2를 참조하면, 레이더에서 빔 송신 시 먼저 레이더 통제부(100)에서는 상술한 바와 같이 디폴트 파형을 선택(S201)하고, 상기 선택된 파형을 이용하여 안테나를 통해 전송(S202)하게 된다.

한편, 상기 클러터 처리부(130)의 처리 결과에 따라 클러터 상황이라고 판단(S203)될 경우에는 상기 클러터 맵(140)을 참조하여 해당 클러터 상황에 적합한 파형으로 전환하여 파형을 선택 및 전송(S204)하게 된다. 반면, 상기 클러터 처리부(130)의 처리 결과, 클러터 상황이 아닐 경우에는 동일한 파형을 계속하여 유지(S205)하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클러터 환경에서의 빔 수신 절차를 나타낸 도면이다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 도 2에서의 파형 송신에 따라 레이더 신호 처리부(120)에서 신호를 수신(S301)하게 되면, 상기 수신된 신호와 실험값을 비교 (S302)하게 된다. 상기 비교 결과 상기 클러터 처리부(130)에서 클러터 상황이라고 판단할 경우에는, 본 발명에 따른 클러터 맵의 자료를 갱신(S304)하게 된다. 그런 다음, 클러터 상황에 맞게 다음번 송신 시 수신기의 감쇄 값을 결정(S305)하여 상기 레이더 통제부(100)의 자료로 활용하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클러터 환경에서의 클러터 맵 갱신 절차를 나타낸 도면이다. 상기 도 4를 참조하면, 상기 클러터 처리부(130)에서는 본 발명에 따라 클러터 환경을 판단하고, 클러터 맵(140)을 활용하여 클러터 상황에 효과적으로 대처하게 된다.

먼저, 신호를 수신(S401)하면, 상기 수신 신호의 파형이 LFM 파형인지를 판단(S402)하게 된다. 상기 파형이 LFM 파형이 아닐 경우에는 별도의 처리 절차 없이 그대로 클러터 맵의 자료를 갱신(S406)하게 된다.

반면, 상기 수신 신호의 파형이 LFM 파형일 경우에는 상술한 바와 같이 상기 수신 신호의 SNR을 산출하여 기설정된 실험치 값(C)과 비교(S403)함으로써 클러터 상황을 파악하게 된다. 상기 비교 결과, 상기 수신 신호의 SNR 값이 상기 실험치 값 C보다 작을 경우에는 클러터 조건이 아닌 경우이므로 동일한 파형을 유지(S404)하게 된다. 반면, 상기 비교 결과, 상기 수신 신호의 SNR 값이 상기 실험치 값 C보다 클 경우에는 클러터 상황이므로, 상기 클러터 조건에 적합한 PT 파형으로 송신 파형을 전환(S405)시키게 된다.

이상으로 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물 론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 클러터 맵을 활용한 파형 선택으로 레이더 시스템의 프레임 타임(frame time) 향상을 가져오게 되며, 이에 따라 레이더의 검출(Detection) 및 추적 성능 향상되는 장점이 있다.

또한, 상기 클러터 환경에서 적응적으로(Adaptive) 수신기의 감쇄(attenuation) 값을 조정함으로써 안정적 레이더의 신호 처리가 가능해지는 장점이 있다. 아울러, 본 발명에 따라 클러터 맵을 계속적으로 갱신함으로써 클러터 환경에 적합한 파형을 실시간으로 선택할 수가 있게 되는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 장치에 있어서,

   빔을 송신을 위한 파형을 선택하는 레이더 통제부와,

   상기 레이더 통제부로부터 선택된 파형을 안테나를 통해 전송하고, 상기 안테나를 통해 신호를 수신하는 송수신부와,

   상기 송수신부로부터 수신된 신호를 전송받고, 상기 레이더 통제부의 통제 신호에 의해 상기 수신된 신호의 신호대 잡음비를 산출하는 레이더 신호 처리부와,

   상기 레이더 신호 처리부로부터 수신 신호의 신호대 잡음비 값을 수신하고, 기존의 실험값과 비교함으로써 클러터 상황을 판단하는 클러터 처리부와,

   상기 클러터 처리부에서의 처리 결과 값을 저장하고, 상기 클러터 상황에서의 파형에 대한 정보를 상기 레이더 통제부로 제공하는 클러터 맵을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 장치는,

   상기 클러터 처리부의 결과 값에 따라 다음 송신시, 수신기의 감쇄 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
3. 클러터 상황에서 레이더의 탐지 확률 향상을 위한 방법에 있어서,

   안테나로부터 신호를 수신하고, 상기 수신 신호의 파형이 LFM 파형인지를 판단하는 과정과,

   상기 수신 신호의 파형이 LFM 파형일 경우, 상기 수신 신호의 SNR을 산출하는 과정과,

   상기 산출된 수신 신호의 SNR 값을 기설정된 실험치 값과 비교하는 과정과,

   상기 비교 결과, 상기 수신 신호의 SNR 값이 상기 실험치 값보다 클 경우, 상기 클러터 조건에 적합한 PT 파형으로 송신 파형을 전환시키는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 비교 결과, 상기 수신 신호의 SNR 값이 상기 실험치 값보다 작을 경우, 상기 동일한 파형을 그대로 유지함을 특징으로 하는 상기 방법.

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