KR20080054786A

KR20080054786A - 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20080054786A
Application number: KR1020060127353A
Authority: KR
Inventors: 이민준; 최성희; 조정희
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-06-19
Also published as: KR100852934B1

Abstract

본 발명은 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 주엽안테나로부터 유입되는 레이더 신호에 대하여 신호처리 전/후처리를 하여 통제기로 전송할 표적데이터를 얻게 하는 제1 신호처리부와, 부엽안테나로부터 유입되는 잘못된 데이터들에 대하여 부엽제거채널을 거쳐 제거하는 제2 신호처리부와, 상기 제1신호처리부 및 상기 제2 신호처리부로부터 유입되는 데이터들의 결과들을 비교하여 주엽으로부터의 표적데이터를 도출한 후 통제기로 전송하여 주는 부엽제거 처리기 및 주엽 안테나와 부엽 안테나로부터 들어오는 잡음의 평균을 계산하는 모듈을 포함한 제어부로 구성되어 있으며, 부엽제거기 효과를 유지하면서 주엽(Main Lobe)으로 유입되는 재밍신호를 효과적으로 판별함으로써 레이더의 재밍신호 탐지 능력을 획기적으로 향상시키고 레이더의 대전자전 성능을 보장할 수 있는 효과가 있다.

재밍신호, 부엽제거기, 주엽, 채널잡음

Description

부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템 및 방법{System for Detection of Noise Jamming Signal Improving the Side Lobe Blanking and its Method}

도면 1은 부엽제거기가 포함된 안테나 및 신호처리기 구조를 나타낸 도,

도면 2는 주채널 및 부엽채널 평균잡음을 이용한 통제기의 재밍신호 위치 판별 알고리즘 순서도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 주안테나 2 : 주안테나 신호처리 전처리기

3 : 주안테나 신호처리 후처리기

4 : 부엽안테나 5 : 부엽안테나 신호처리 전처리기

6 : 부엽안테나 신호처리 후처리기

7 : 부엽제거 처리기 8 : 주채널 평균잡음 계산기

9 : 부엽채널 평균잡음 계산기

10 : 통제기

본 발명은 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 부엽제거기 효과를 유지하면서 주엽으로 유입되는 재밍신호를 효과적으로 판별함으로서 레이더 재밍신호 탐지 능력을 향상시키는데 그 목적이 있다.

일반적으로, 이 기술이 처음 쓰인 것은 제2차세계대전 때이지만, 당시만 해도 교란장비가 제대로 갖추어져 있지 않아 제대로 활용되지는 못하였다. 이후 정보통신 기술이 급속히 발전하면서 주요 군사기술로 응용되기 시작했는데, 대표적인 경우로 걸프전쟁을 들 수 있다.

1991년 걸프전쟁이 일어나자, 미국은 전쟁 초기에 이라크의 제공권을 장악하기 위해 페르시아만(灣) 상공에 첩보위성을 띄워 이라크 군의 교신내용을 청취한 후 장비의 배치 및 이동상황을 파악하는 한편, 고도의 전파교란 기술을 이용해 이라크의 레이더를 마비시킴으로써 전쟁을 조기에 승리로 이끌 수 있었다.

한국도 1980년대 말 항공기용 전자전 체계인 ALQ-88AK를 개발했는데, 전투기에 이를 장착하고 비행할 경우 전파교란 전자파를 방사해 적의 미사일·대공포·전투기 등의 위협으로부터 아군기를 보호할 수 있게 되었고, 공군의 전력 증강에도 크게 이바지할 수 있게 되었다.

여기서, 전파교란 [電波攪亂, jamming]은 적의 전파와 주파수를 탐지해 통신체제를 혼란시키거나 방해하는 행위를 총칭하는 군사 용어로서, 레이더상의 항공 기 표시나 라디오 교신, 무선항법 등을 방해하는 전자적 또는 기계적 간섭을 의미하는 것으로, 주로 적의 장거리 센서나 탐색장비의 효과를 감소시킬 목적으로 사용한다.

일부 선진국에서 부엽제거기를 이용하여 잡음 재밍신호를 탐지하는 기술을 적용하고 있으나 그 핵심기술을 공개하지 않고 기술이전을 원천적으로 제한하는 분야이다.

일반적으로 부엽(Side Lobe)을 통해 입력되는 강한 표적신호 및 간섭 신호들의 탐지를 억제하기 위하여 레이더 체계에서는 부엽제거(Side Lobe Blanking) 기술이 사용된다.

그러나, 레이더로 잡음 재밍신호가 유입되는 경우, 배경 잡음보다 더 큰 잡음 신호의 수신으로 인해 실표적이 탐지되지 않거나 가상 표적이 다수 발생할 수 있으므로 레이더의 탐지 성능이 심각하게 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에서는 기존의 부엽제거기를 개선하여 잡음 재밍신호를 효과적으로 탐지하는 시스템 구성 및 잡음 재밍신호 판별 알고리즘을 제공하여줌으로서, 부엽제거기 효과를 유지하면서 주엽(Main Lobe)으로 유입되는 재밍신호를 효과적으로 판별함으로서 레이더의 재밍신호 탐지 능력을 획기적으로 향상시키고 레이더의 대전자전 성능을 보장할 수 있다.

또한, 일반적인 부엽처리기가 포함된 레이더 신호처리기 구조에서 효과적인 잡음 재밍신호 탐지를 위해 추가적으로 주채널 및 부엽채널의 평균잡음 계산 모듈을 포함하여 신호처리기에서 전송되는 데이터를 이용하여 통제기에서 안테나 회전 주기 동안의 주채널 평균잡음의 평균값을 계산 후 입력된 주채널 평균잡음 및 부엽채널 평균잡음과 비교하여 재밍신호를 판별하고 그 위치를 계산한다.

본 발명은 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템에 있어서, 주엽안테나로부터 유입되는 레이더 신호에 대하여 신호처리 전/후처리를 하여 통제기로 전송할 표적데이터를 얻게 하는 제1 신호처리부와, 부엽안테나로부터 유입되는 잘못된 데이터들에 대하여 부엽제거채널을 거쳐 제거하는 제2 신호처리부와, 상기 제1신호처리부 및 상기 제2 신호처리부로부터 유입되는 데이터들의 결과들을 비교하여 주엽으로부터의 표적데이터를 도출한 후 통제기로 전송하여 주는 부엽제거 처리기 및주엽 안테나와 부엽 안테나로부터 들어오는 잡음의 평균을 계산하는 모듈을 포함한제어부로 구성되며,

상기 모듈은 효과적인 잡음 재밍신호 탐지 기법을 적용하기 위해서 주채널평균 잡음인 N_main 및 부엽채널의 평균잡음인 N_SLB를 계산하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 신호처리부는, 주안테나로부터 유입되는 레이더 신호에 대하여 펄스압축 및 도플러 프로세싱의 신호처리를 하는 신호처리 전처리부와, 문턱 치 값을 넘는 신호를 얻기 위하여 CFAR(Contrast False Alarm Rate) 처리 및 클러스터링의 신호처리를 하는 신호처리 후처리부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 부엽제거채널은, 부엽안테나로부터 유입되는 레이더 신호에 대하여 펄스압축 및 도플러 프로세싱의 신호처리를 하는 신호처리 전처리부와, 문턱치 값을 넘는 신호를 얻기 위하여 CFAR(Contrast False Alarm Rate) 처리 및 클러스터링의 신호처리를 하는 신호처리 후처리부를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본원발명을 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

레이더 체계에 적용되는 대전자전 기술의 가장 중요한 목적은 적의 전파방해에 의해 레이더의 성능이 영향을 받더라도 레이더는 이 영향을 최소화 시키면서 기본임무를 원활히 수행하는 것이다.

본 발명에서는 기존의 부엽제거기를 개선하여 잡음 재밍신호를 효과적으로 탐지하는 시스템 구성 및 잡음 재밍신호 판별 알고리즘을 고안하여, 부엽제거기 효과를 유지하면서 주엽(Main Lobe)으로 유입되는 재밍신호를 효과적으로 판별함으로서 레이더의 재밍신호 탐지 능력을 획기적으로 향상시키고 레이더의 대전자전 성능을 보장하도록 하였다.

도면 1은 부엽제거기가 포함된 안테나 및 신호처리기 구조를 나타낸 도이다.

도면 1에서 나타낸 바와 같이 일반적으로 부엽제거기가 포함된 레이더 안테나 및 신호처리기 구조는 제1 신호처리부(A), 제2 신호처리부(B), 및 제어부(C)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 제1 신호처리부(A)는 주안테나(1)로부터 유입되는 레이더 신호에 대해 펄스압축 및 도플러 프로세싱 등의 신호처리 전처리(2)를 하고, 문턱치 값을 넘는 신호를 얻기 위해 CFAR(Constant False Alarm Rate) 처리 및 클러스터링 등의 신호처리 후처리과정(3)을 거치면 통제기로 전송할 표적정보를 얻게 된다.

또한, 상기 제2 신호처리부(B)를 거친, 즉 부엽으로부터 유입되는 잘못된 정보들을 제거하기 위해 부엽제거 채널(4~6)을 거친 정보를 주채널(1~3)의 결과와 비교하는 부엽제거 처리기(7)를 포함한 제어부(C)를 통과하면 주엽을 통해 유입된 표적신호를 얻게 된다.

효과적인 잡음 재밍신호 탐지 기법을 적용하기 위해서는 주채널평균 잡음인 N_main 및 부엽채널의 평균잡음인 N_SLB를 계산해야 한다.

따라서 본 발명에서는 주채널 평균잡음을 계산하기 위한 모듈(8) 및 부엽채널의 평균잡음을 계산하기 위한 모듈(9)이 추가되었다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템의 동작방법에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍(jamming)신호 탐지 방법은, 주엽안테나 및 부엽안테나로부터 유입된 주채널 평균 잡음 값과 부엽채널 평균 잡음 값을 도출하는 제1 단계와, 안테나가 한 회전하는 동안 상기 평균값들을 전체 평균하고 재머(jammer)의 유무를 판별하는 소정의 알고리즘을 수행하는 제2 단계를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 2단계는, 상기 알고리즘에 의하여 판단된 결과가 참인 경우, 클러스터링 과정 및 상기 클러스터링 영역의 중심값을 계산하는 중심값 계산과정을 거치는 제1 과정과, 상기 제1 과정을 통하여 재밍 데이터들의 위치를 파악한 후, 보고하여주는 제2 과정을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 알고리즘은,

N_main > C₁·

와, N_main > C₂·N_SLB

(여기서,

은 레이더 안테나가 한 회전하는 동안 N_main의 평균값, N_SLB 은 현재 유입되는 부엽 채널에 대한 평균 잡음 값, C₁, C₂는 레이더의 설계요건에 따라 변동하는 상수)이고, 상기 알고리즘에 대하여 참인 경우는 재밍신호가 주엽으로 유입되었다고 판단을 한다.

도면 2 는 도면 1에서의 출력인 주채널 및 부엽채널 평균잡음을 이용하여 재 밍신호의 위치를 판별하는 알고리즘을 나타내었다.

제 1단계(S1)에서

은 레이더 안테나가 한 회전하는 동안 N_main의 평균값이며, M은 신호처리기가 한 회전동안 통제기로 보내오는 N_main데이터의 개수이다.

그리고, 제2 단계(S2)에서 N_main>C₁·

인 조건이 참이 되면 재밍신호가 유입된 경우이다.

그러나, 이 경우에 주엽에서 재밍신호가 유입된 것인지 부엽에서 유입된 것인지를 판별할 수 없기 때문에 재밍신호의 위치를 정확히 판별할 수 없다.

따라서, 제3 단계(S3)에서 N_main>C₂·N_SLB 인 조건이 참이 되면 재밍 신호가 주엽으로 유입된 경우이다. 여기서, C₁ 및 C₂의 값은 실험적인 값으로서 레이더의 설계 요건에 따라 바뀔 수 있는 상수이며 대략 2~3의 값을 갖는다.

여기서, 재밍신호가 주엽으로 유입되었다고 판단된 경우, 여러 빔에 걸쳐 재밍신호가 유입될 가능성이 있으므로 이것들을 하나로 합치는 클러스터링 과정(S4) 및 클러스터링 영역의 중심값을 계산하는 중심값 계산과정(S5)을 거치면 주엽을 통해 유입된 재밍신호의 위치를 정확히 알 수 있게 되고 이 위치를 보고하는 과정(S6)을 거쳐 재밍신호 탐지 알고리즘은 종료된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스 템 및 방법을 검독수리-A급 전투체계용 탐색 레이더 체계개발 사업에 적용하여 재밍신호 탐지가 우수한 레이더를 개발하여 국내 적용 및 수출이 가능할 것이다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

본 발명으로 재밍신호의 위치를 정확히 판별함으로서 레이더의 오작동을 방지하고 통제소로 그 위치를 전송함으로서 재머에 대한 전술적 대응이 가능해진다. 또한 재밍신호 탐지방법은 세계적으로 일부 선진국만이 본 기술을 적용하고 있을 정도로 첨단기술이며 그 군사적인 중요성으로 인하여 기술이전을 원천적으로 제한하는 분야이므로 본 기술을 활용할 경우 재밍신호 탐지기능이 우수한 레이더를 개발하여 국내 적용 및 수출이 가능하리라 판단된다.

Claims

부엽(Side Lobe)제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템에 있어서,

주엽(Main Lobe)안테나로부터 유입되는 레이더 신호에 대하여 신호처리 전/후처리를 하여 통제기로 전송할 표적데이터를 얻게 하는 제1 신호처리부;

부엽안테나로부터 유입되는 잘못된 데이터들에 대하여 부엽제거채널을 거쳐 제거하는 제2 신호처리부; 및

상기 제1신호처리부 및 상기 제2 신호처리부로부터 유입되는 데이터들의 결과들을 비교하여 주엽으로부터의 표적데이터를 도출한 후 통제기로 전송하여 주는부엽제거 처리기 및 주엽 안테나와 부엽 안테나로부터 들어오는 잡음의 평균을 계산하는 모듈을 포함한 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 신호처리부는,

주안테나로부터 유입되는 레이더 신호에 대하여 펄스압축 및 도플러 프로세싱의 신호처리를 하는 신호처리 전처리부와,

문턱치 값을 넘는 신호를 얻기 위하여 CFAR(Contrast False Alarm Rate) 처리 및 클러스터링의 신호처리를 하는 신호처리 후처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템.
제1항에 있어서,

상기 부엽제거채널은,

부엽안테나로부터 유입되는 레이더 신호에 대하여 펄스압축 및 도플러 프로세싱의 신호처리를 하는 신호처리 전처리부와,

문턱치 값을 넘는 신호를 얻기 위하여 CFAR(Contrast False Alarm Rate) 처리 및 클러스터링의 신호처리를 하는 신호처리 후처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 시스템.
부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 방법에 있어서,

주엽안테나 및 부엽안테나로부터 유입되는 잡음의 평균값을 도출하는 제1 단계; 및

안테나가 한 회전하는 동안 상기 평균값들을 전체 평균하고 재머(jammer)의 유무를 판별하는 소정의 알고리즘을 수행하는 제2 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 방법.
제4항에 있어서,

상기 2단계는,

상기 알고리즘에 의하여 판단된 결과가 참인 경우, 클러스터링 과정 및 상기 클러스터링 영역의 중심값을 계산하는 중심값 계산과정을 거치는 제1 과정; 및

상기 제1 과정을 통하여 재밍 데이터들의 위치를 파악한 후, 보고하여주는 제2 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 알고리즘은,

N_main>C₁·
와, N_main>C₂·N_SLB

(여기서,
은 레이더 안테나가 한 회전하는 동안 N_main의 평균값,

N_SLB 은 현재 부엽채널의 평균 잡음 값, C₁, C₂는 레이더의 설계요건에 따라 변동하는 상수)

인 것을 특징으로 하는 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 방법.
제6항에 있어서,

상기 알고리즘에 대하여 참인 경우는 잡음 데이터가 주엽으로 유입된 것을 나타내는 것을 특징으로 하는 부엽제거기를 개선한 잡음 재밍신호 탐지 방법.