KR20090030005A - 레이다의 해면 반사파 필터링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이다의 해면 반사파 필터링 장치에 관한 것으로, 미분에 의한 급격한 값의 변화를 발생시키지 않는 로그 커브를 삽입하여 레이다에 의해 측정된 원래 신호인 목표물에 반사된 전파 신호에서 해면 반사파를 원활하게 필터링함으로써, 기존에서와 같이 아날로그 RC회로의 컨덴서의 정전용량에 의한 언더슛값이 0 v 신호레벨로 복귀하기까지의 걸리는 시간이 증가하거나 컨덴서의 충전에 의해 신호입력 초반에 DC 오프셋이 발생하게 되는 문제점을 해결할 수 있다.
필터링, 해면반사파, 레이다

Description

레이다의 해면 반사파 필터링 장치{APPARATUS FOR FILTERING ANTI CLUSTER WAVE OF RADAR}
본 발명은 레이다의 해면 반사파 필터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박용 레이다에 의해 측정된 원래 신호인 목표물에 반사된 전파 신호에서 해면 반사파를 필터링할 수 있는 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 레이다(Radar)는 선박에서 전파를 발사하여 전파가 목표물에 반사되어 돌아오는 것을 수신하여 물체를 탐지하고 물체의 거리와 방위를 측정하는 계기이다.
이러한 레이다는 측정 거리에 따라 570∼2200hz의 주기를 가지고 전파를 방사하고 목표물에 의해 반사된 원래의 전파 신호를 시간대별로 수신하여 입력받는데, 이 원래의 전파 신호에는 방사된 전파가 목표물(예컨대, 해상의 선박)이나 해면의 너울에 의해 반사되어 돌아오는 반사파 신호로서 이 반사파 신호에는 원래의 전파 신호와 해면에 의해 반사된 해면 반사파가 포함되어 있다.
다시 말하여, 레이다의 안테나에서 방사된 전파의 물리적 특성상 수평빔폭은 1.2°나 수직 빔폭은 20°임에 따라 근거리에서는 해면과 레이다 송출 전파가 부딧 치게 되어, 레이다가 설치된 자선(自船)을 기준으로 근거리의 해면에서는 수직 빔에 의해 반사된 해면 반사파가 근거리 영향 때문에 높은 신호성분이 반사되어 안테나로 유입됨으로써 높은 DC 전압 성분의 노이즈로 발생하게 된다.
이에, 방사된 기준 트리거 신호를 기준으로 샘플링을 수행하여 자선에 근접한 DC 전압신호의 량을 측정하고, 이 구간에서 신호에 포함된 DC 성분은 다음 트리거에서 발생된 아날로그 신호의 전단부에 사각파 형식으로 더해준 다음에, 이 사각파 형식이 더해진 파형을 미분하며, 이 미분된 파형을 원래의 전파 신호에서 뺀 파형을 다시 RC 적분회로를 거쳐 불필요한 신호의 파형을 만든 다음에, 다시 원래의 전파 신호에서 이 불필요한 신호를 필터링(차분)하여 순수 목표물에 의해 반사된 영상 신호를 얻을 수 있다.
하지만, 상기한 바와 같이 불필요한 신호를 필터링하기 위해 사각파 형식으로 더해준 다음에, 이 사각파 형식이 더해진 파형을 미분하는 방식을 사용하였지만, 이 사각파 형식으로 더해주는 방식으로 미분할 경우, 아날로그 RC회로의 컨덴서의 정전용량에 의한 언더슛값이 0 v 신호레벨로 복귀하기까지의 걸리는 시간이 증가하거나 컨덴서의 충전에 의해 신호입력 초반에 DC 오프셋(offset)이 발생하게 되는 문제점이 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 사각파 형식이 아닌 미분에 의한 급격한 값의 변화를 발생시키지 않는 로 그 커브를 삽입하여 레이다에 의해 측정된 원래 신호인 목표물에 반사된 전파 신호에서 해면 반사파를 원활하게 필터링할 수 있는 레이다의 해면 반사파 필터링 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 레이다의 해면 반사파 필터링 장치는, 목표물에 반사되어 수신된 전파 신호를 샘플링하는 샘플링부와, 샘플링된 전파 신호의 전단부에 로그 커브를 삽입하는 삽입부와, 로그 커브가 삽입된 전파 신호에 대하여 미분하는 미분부와, 목표물에 반사되어 수신된 전파 신호에서 미분시킨 전파 신호를 차감하는 차감부와, 차감된 전파 신호에 대하여 적분하는 적분부와, 목표물에 반사되어 수신된 전파 신호에서 순수 목표물에 의해 반사된 영상 신호를 얻기 위해 적분시킨 전파 신호를 필터링하는 필터링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 사각파 형식이 아닌 미분에 의한 급격한 값의 변화를 발생시키지 않는 로그 커브를 삽입하여 레이다에 의해 측정된 원래 신호인 목표물에 반사된 전파 신호에서 해면 반사파를 원활하게 필터링함으로써, 기존에서와 같이 아날로그 RC회로의 컨덴서의 정전용량에 의한 언더슛값이 0 v 신호레벨로 복귀하기까지의 걸리는 시간이 증가하거나 컨덴서의 충전에 의해 신호입력 초반에 DC 오프셋(offset)이 발생하게 되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하 기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예가 적용되는 레이다의 해면 반사파 필터링 장치에 대한 블록 구성도로서, 제어부(11)와 송신부(13)와 수신부(15)와 검출부(17)와 필터링부(19)와 출력부(21)를 포함한다.
제어부(11)는 전파를 방사할 수 있도록 송신부(13) 및 안테나(ANT)(S2)를 제어하고, 이 방사된 전파를 수신할 수 있도록 수신부(15) 및 안테나(S2)를 제어한다.
송신부(13)는 제어부(11)의 제어에 따라 동작되어 스위칭부(S1)를 송신 모드로 전환한 다음에, 임의의 기준시간에 임펄스를 기준으로 측정 거리에 따라 570∼2200hz의 주기를 갖는 일 예로, 도 3a에 도시된 바와 같이 송신 트리거 신호를 스위칭부(S1)를 거치고 안테나(S2)를 통해 목표물에 송신한다.
수신부(15)는 제어부(11)의 제어에 따라 동작되어 스위칭부(S1)를 수신 모드로 전환한 다음에, 안테나(S2)로부터 스위칭부(S1)를 통해 일 예로, 도 3b에 도시된 바와 같이 목표물에 반사된 전파 신호를 수신하여 검출부(17)와 필터링부(19)에 각각 제공한다.
검출부(17)는 도 2에 도시된 바와 같이 샘플링부(17a)와 삽입부(17b)와 미분부(17c)와 차감부(17d)와 적분부(17e)를 포함한다.
샘플링부(17a)는 수신부(15)로부터 입력되는 목표물에 반사된 전파 신호에 대하여 기준 송신 트리거 신호를 기준으로 일 예로, 도 3c에 도시된 바와 같이 샘플링을 수행하여 자선에 급접한 DC 전압신호의 량을 측정하여 삽입부(17b)에 제공한다. 여기서, DC 전압신호의 량은 신호가 아닌 해면 반사파의 량이다.
삽입부(17b)는 샘플링부(17a)로부터 입력되는 DC 전압신호의 량을 측정한 목표물에 반사된 전파 신호인 아날로그 신호의 전단부에 일 예로, 도 3d에 도시된 바와 같이 로그 커브를 삽입하여 미분부(17c)에 제공한다. 여기서, 로그 커브는 샘플링된 전파 신호가 미분에 의해 급격하게 변화하지 않도록 삽입하는 파형이다.
미분부(17c)는 삽입부(17b)로부터 입력되는 로그 커브가 삽입된 전파 신호에 대하여 미분하여 일 예로, 도 3e에 도시된 바와 같이 미분시킨 전파 신호를 생성하여 차감부(17d)에 제공한다.
차감부(17d)는 수신부(15)로부터 입력되는 원래 신호인 목표물에 반사된 전파 신호에서 미분부(17c)로부터 입력되는 미분시킨 전파 신호를 빼서 일 예로, 도 3f에 도시된 바와 같은 미분 신호가 빠진 목표물에 반사된 전파 신호의 파형을 생성하여 적분부(17e)에 제공한다.
적분부(17e)는 미분 신호가 빠진 목표물에 반사된 전파 신호의 파형에 대하여 RC 적분하여 일 예로, 도 3g에 도시된 바와 같이 적분시킨 전파 신호를 생성하여 필터링부(19)에 제공한다.
필터링부(19)는 수신부(15)로부터 입력되는 원래 신호인 목표물에 반사된 전파 신호에서 순수 목표물에 의해 반사된 영상 신호를 얻기 위해 적분부(17e)로부터 입력되는 적분시킨 전파 신호를 필터링하여 출력부(21)에 제공한다.
출력부(21)는 필터링부(19)로부터 입력되는 목표물에 의해 반사된 순수 영상 신호를 사용자가 확인할 수 있도록 출력한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예가 적용되는 레이다의 해면 반사파 필터링 장치에 대한 블록 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 검출부에 대한 상세 블록 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 레이다의 해면 반사파 필터링을 위한 파형도.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
11 : 제어부 13 : 송신부
15 : 수신부 17 : 검출부
17a : 샘플링부 17b : 삽입부
17c : 미분부 17d : 차감부
17e : 적분부 19 : 필터링부
21 : 출력부

Claims (3)

  1. 레이다의 해면 반사파 필터링 장치로서,
    목표물에 반사되어 수신된 전파 신호를 샘플링하는 샘플링부와,
    상기 샘플링된 전파 신호의 전단부에 로그 커브를 삽입하는 삽입부와,
    상기 로그 커브가 삽입된 전파 신호에 대하여 미분하는 미분부와,
    상기 목표물에 반사되어 수신된 전파 신호에서 상기 미분시킨 전파 신호를 차감하는 차감부와,
    상기 차감된 전파 신호에 대하여 적분하는 적분부와,
    상기 목표물에 반사되어 수신된 전파 신호에서 순수 목표물에 의해 반사된 영상 신호를 얻기 위해 적분시킨 전파 신호를 필터링하는 필터링부
    를 포함하는 레이다의 해면 반사파 필터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는,
    송신 트리거 신호를 안테나를 통해 목표물에 송신하는 송신부와,
    상기 목표물에 반사된 전파 신호를 수신하는 수신부와,
    상기 송신부 및 수신부를 제어하는 제어부와,
    상기 필터링부에 의해 생성된 영상 신호를 출력하는 출력부
    를 포함하는 레이다의 해면 반사파 필터링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 로그 커브는, 상기 샘플링된 전파 신호가 미분에 의해 급격하게 변화하지 않도록 삽입하는 파형인 것을 특징으로 하는 레이다의 해면 반사파 필터링 장치.
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