KR20090096913A - 레이더 신호의 패턴을 분석하는 장치 및 그 방법, 그리고전자전 시스템 - Google Patents

레이더 신호의 패턴을 분석하는 장치 및 그 방법, 그리고전자전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이더 신호를 주파수 형태 또는 펄스 반복 주기(PRI) 형태에 따라 분석하고 샘플링 과정 및 미분 과정을 통하여 상기 레이더 신호의 패턴을 해석함으로써 적아 식별(IFF) 능력을 향상시키는 레이더 신호의 패턴을 분석하는 장치 및 그 방법, 그리고 전자전 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 수신된 레이더 신호의 펄스 상세 정보를 근거로 펄스열을 추출하는 추출부; 추출된 펄스열로부터 레이더 신호의 주파수 패턴 형태 또는 PRI 패턴 형태를 분석하기 위한 샘플링부; 및 샘플링 데이터를 미분하여 레이더 신호의 파형을 해석하는 레이더 신호 패턴 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치를 제공한다.
레이더, 신호 패턴 분석, 펄스 반복 주기(PRI), DTOA(Difference Time Of Arrival), 샘플링 타임 계산, 샘플링 신호 미분, 비대칭도(skewness) 연산

Description

레이더 신호의 패턴을 분석하는 장치 및 그 방법, 그리고 전자전 시스템 {Apparatus for analyzing pattern of radar signals, and method therefor, and radar system using the said apparatus or the said method}
본 발명은 레이더 신호의 패턴을 분석하는 장치 및 그 방법, 그리고 전자전 시스템에 관한 것이다. 상세히 설명하면, 레이더 신호를 주파수 형태 또는 펄스 반복 주기(PRI; Pulse Repetition Interval) 형태에 따라 분석하고 샘플링 과정 및 미분 과정을 통하여 상기 레이더 신호의 패턴을 해석함으로써 적아 식별(IFF; Identification Friend or Foe) 능력을 향상시키기 위한 전자전 신호 분석 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
오늘날의 전장 환경에서는 각종 플랫폼에서 사용하는 레이더의 종류 및 수량이 증가하고 또한 복합적으로 사용되기 때문에 이러한 신호를 수신, 분석하고 식별하는 전자전 장비의 중요성은 날로 증대되고 있다. 그러나, 레이더의 특성 파라미터를 완전히 분석할 수 있는 장비를 모든 플랫폼에 탑재한다는 것은 비용이나 공간 등에서 제약을 받을 수 있으므로 최소한의 파라미터로서 최대한의 정보를 얻는 것이 전자전 장비의 전자전 지원(electronic warfare support) 분석 기능이 가져야 하는 최대 목표이다.
일반적으로 전자전(EW; Electronic Warfare) 장비는 레이더가 방사하는 전자파를 수집하여 레이더의 위치를 찾아내고 필요시 방해 전자파를 사용하여 레이더의 운용을 방해하는 장비를 통칭한다. 이러한 전자전 장비는 레이더 신호의 펄스 데이터 정보인 방위, 신호 세기, 펄스 폭, 도착시간 등을 수신하여 펄스열을 추출하고 이 펄스열의 주파수 및 PRI 분석을 하여 위협 정보의 제원을 도출하여 방사한 레이더의 플랫폼을 식별하고 이에 대응한 레이더 신호를 발생하여 적 레이더의 기능을 마비 또는 무력화시키는 것이다. 그래서 전자전 장비는 크게 전파를 탐지하는 전자지원(ES; Electronic Support) 장비와 레이더 신호를 방해하는 전자공격(EA; Electronic Attack) 장비로 구성된다.
그런데, 종래의 전자전 장비는 도출된 펄스제원 정보를 이용하여 그룹핑, 펄스열 추출, PRI 분석, 가상의 에미터 생성, 위협정보 추출 등을 수행하며, 이 주파수, PRF 그리고 펄스폭의 위협 정보를 근거로 적아 식별(IFF; Identification Friend or Foe)을 하였다. 그러나, 이상의 위협 정보 이외에 패턴 정보를 추가하여 적아 식별을 하기 때문에 보다 정확한 식별을 수행할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 레이더 신호의 주파수 패턴 및 펄스 반복 주기(PRI; Pulse Repetition Interval) 패턴 형태를 분석하여 식별 대상의 모호성을 줄이고 신호 분석도를 향상시킨 레이더 신호의 패턴을 분석하는 장치 및 그 방법, 그리고 전자전 시스템에 제공함을 목적으로 한다. 구체적으로, 본 발명은 이를 위해 레이더 신호를 주파수 형태 또는 펄스 반복 주기(PRI) 형태에 따라 분석하고 샘플링 과정 및 미분 과정을 통하여 상기 레이더 신호의 패턴을 해석하는 기능을 수반하게 된다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 수신된 레이더 신호의 패턴을 분석하는 장치에 있어서, 상기 수신된 레이더 신호의 펄스 상세 정보를 근거로 펄스열을 추출하는 추출부; 추출된 펄스열로부터 주파수 및 PRI 패턴 형태를 분석하기 위한 샘플링부; 및 상기 생성된 샘플링 데이터를 미분하여 상기 레이더 신호의 파형을 분석하는 레이더 신호 패턴 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 추출부는 수신기로 입력되는 레이더 신호를 펄스 데이터인 방위, 도착시간, 펄스폭, 신호 세기와 주파수 값으로부터 방위 및 주파수를 그룹핑하고 펄스 도착시간의 상관 관계를 이용하여 펄스열들을 추출한다.
바람직하게는, 샘플링부는 상기 추출된 펄스열의 주파수 및 PRI 패턴 형태를 분석하기 위해서 추출한 펄스열의 주파수 및 DTOA(Difference Time Of Arrival)에 대해서 샘플링 타임을 이용하여 샘플링을 수행한다. 이때의 샘플링 타임은 아래 수학식을 이용하여 구한다.
[수학식]
Figure 112008017239521-PAT00001
상기에서, DTOAi는 연속되는 두 펄스 간의 시간차, TOAI는 마지막 펄스의 도착시간, TOA0는 첫번째 펄스의 도착시간, Nmax는 각 샘플링 타임 구간에서의 최대 샘플링 개수, I는 마지막 펄스의 인덱스이다.
또한, 본 발명은 레이더 신호의 패턴을 분석하는 방법에 있어서, (a) 상기 수신된 레이더 신호로부터 펄스열을 추출하는 단계; (b) 상기 추출된 펄스 데이터를 샘플링하여 샘플링 데이터를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 생성된 샘플링 데이터를 미분하여 상기 펄스열 신호의 파형을 해석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 (c) 단계는 (ca) 복수개의 상기 생성된 샘플링 데이터의 분포가 대칭성을 가지는지 여부를 판별하는 단계; (cb) 상기 (ca) 단계에서 대칭성이 없는 것으로 판별되면 상기 레이더 신호의 파형을 정해진 패턴 없음으로 해석하고, 상기 (ca) 단계에서 대칭성이 있는 것으로 판별되면 상기 복수개의 샘플링 데이터를 2회 미분하는 단계; (cc) 상기 미분을 통해 도출한 상기 복수개의 샘플링 데이터의 2차 미분값이 0인 데이터가 소정개 이상인지를 판별하는 단계; (cd) 상기 (cc) 단계에서 소정개 미만으로 판별되면 상기 레이더 신호의 파형을 사인파형으로 해석하고, 상기 (cc) 단계에서 소정개 이상으로 판별되면 상기 복수개의 샘플링 데이터의 1차 미분값이 양수인 데이터가 음수인 데이터보다 더 많은지 여부를 판별하는 단계; 및 (ce) 상기 (cd) 단계에서 양수인 데이터가 더 많은 것으로 판별되면 상기 레이더 신호의 파형을 톱니파형 및 증가형으로 해석하고, 음수인 데이터가 더 많은 것으로 판별되면 상기 레이더 신호의 파형을 톱니파형 및 감소형으로 해석하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 전자전 시스템에 있어서, 상기 수신된 레이더 신호의 펄스 상세 정보를 근거로 펄스열을 추출하고, 상기 추출된 펄스열에 대해서 주파수 및 DTOA에 대해서 샘플링을 하고 상기 생성된 샘플링 데이터를 미분하여 상기 추출한 펄스열의 파형을 해석하는 레이더 신호 패턴 분석 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자전 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 전자전 시스템은 전자전 장비에 탑재되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 후술하는 구성 및 방법에 따라 다음과 같은 효과를 발생시킨다. 첫째, 레이더 신호의 패턴을 해석함으로써 에미터 식별이 보다 정확하게 이루어지도록 하며, 적아 식별에 대한 분석도와 식별도를 대폭 향상시킨다. 둘째, 레이더 신호가 표시기에 시각적으로 표시되지 않고 심벌(symbol)로써 도시되더라도 레이더 신호의 패턴을 용이하게 파악할 수 있다. 셋째, 기존에는 전자전 장비의 신호 분석에서 패턴 형태가 위협 목록에 의존하였다. 그러나, 본 발명에 따르면 패턴 형태의 분석이 용이하여 신호 분석도를 질적으로 향상시킬 수 있으며, 패턴 형태에 대한 정보를 이용하여 위협 식별을 보다 정확하게 판단할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 패턴 분석 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다. 상기 도 1에 도시한 바에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 패턴 분석 장치(100)는 레이더 신호 수신부(110), 추출부(120), 샘플링부(130), 레이더 신호 패턴 분석부(140), 전원부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
레이더 신호 수신부(110)는 본 발명의 실시 예에서 레이더 신호를 수신하는 기능을 한다. 레이더 신호 수신부(110)는 상기를 참작할 때 안테나로 구현될 수 있 다.
추출부(120)는 동일 방위 및 인접 주파수 영역을 그룹핑한 펄스 데이터 중에서 이웃한 펄스들의 DTOA의 상관 관계를 이용해서 펄스열을 추출한다. 이러한 추출부(120)는 본 발명의 실시 예에서 수신된 레이더 신호를 주파수 형태에 따라 또는 펄스 반복 주기(PRI; Pulse Repetition Interval) 형태에 따라 분석하는 기능을 한다.
추출부(120)는 수신된 레이더 신호의 펄스 데이터 정보를 이용하여 추출하는 것이다. 펄스열 추출은 2단계를 거쳐 추출한다. 1단계에서는 펄스 간의 간격(DTOA)이 일정한 경우로 펄스열을 추출하고 2단계에서는 앞에서 추출한 펄스열을 제외한 나머지 펄스열에 대해서 DTOA 간격이 일정치 않은 펄스열을 추출하는 것이다. 이렇게 추출한 펄스열들은 방위, 주파수, 펄스 도착 시간(TOA), 펄스폭, 신호 세기 등의 정보가 있으며 패턴 분석 대상에 따라서 주파수 패턴을 분석할 때는 시간 및 주파수 정보를 샘플링부에 전달하고 PRI 패턴을 분석할 때는 시간 및 DTOA 정보를 샘플링부에 전달한다.
연속되는 두 펄스 간의 시간차는 다음 수학식 1을 통하여 구할 수 있다.
Figure 112008017239521-PAT00002
상기에서, DTOAi는 연속되는 두 펄스 간의 시간차, TOAi는 특정 시점에서의 펄스의 도착시간, TOAi + 1는 상기 특정 시점의 다음 시점에서의 펄스의 도착시간, I 는 마지막 펄스의 인덱스이다.
샘플링부(130)는 본 발명의 실시 예에서 추출부(120)에서 추출한 펄스 정보를 샘플링하는 기능을 한다. 그래서 추출부(120)를 통해 주파수 패턴을 분석할 경우에는 Xi=TOAi 및 Yi=FREQi로 도식되는 주파수 신호를 샘플링하고 추출부(120)를 통해 PRI 패턴을 분석할 경우에는 Xi=TOAi 및 Yi=DTOAi로 도식되는 DTOA 신호를 샘플링한다. 이때, 샘플링은 일정시간 간격으로 이루어진다.
샘플링부(130)의 샘플링 과정은 본 발명의 실시 예에서 추출된 값들을 이용하여 샘플링 신호를 도출하는 제1 단계, 상기 추출된 샘플링 신호의 샘플링 타임을 계산하는 제2 단계, 상기 계산된 샘플링 타임을 이용하여 상기 추출된 샘플링 신호에서 샘플링 데이터를 생성하는 제3 단계 등으로 이루어진다.
제1 단계에서는 샘플링 계산을 통하여 추출부(120)가 추출한 값들을 축으로 하는 샘플링 신호를 도출한다. 이때, 도출되는 샘플링 신호는 예컨대 도 2의 (a)와 같다.
제2 단계에서는 펄스의 도착시간을 근거로 상기 도출된 샘플링 신호의 샘플링 타임(sampling time)을 계산한다. 보통 계산된 샘플링 타임에 의해 설정되는 샘플링 타임 구간에는 최대한 많은 샘플링 개수가 확보됨이 유익한데, 지나치게 많은 샘플링 개수는 분석 성능을 저하시키고 분석 시간을 지체시키므로 적정선에서 결정함이 가장 바람직하다. 본 발명의 실시 예에서는 각각의 샘플링 타임 구간에서 작용하는 최대 샘플링 개수를 사전에 결정하나, 이에 꼭 한정될 필요는 없다. 한편, 본 발명의 실시 예에서 샘플링 타임은 다음 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112008017239521-PAT00003
상기에서, DTOAi는 연속되는 두 펄스 간의 시간차, TOAI는 마지막 펄스의 도착시간, TOA0는 첫번째 펄스의 도착시간, Nmax는 각 샘플링 타임 구간에서의 최대 샘플링 개수, I는 마지막 펄스의 인덱스이다.
제3 단계에서는 샘플링 연산을 통하여 각 샘플링 타임 구간 내의 데이터들을 평균화시킨다. 그런데, 샘플링 타임 구간 내에 데이터가 존재하지 않는 경우도 있을 수 있으므로 이때에는 이웃하는 펄스들의 추이를 참고해서 값을 설정한다. 샘플링을 수행하게 되면, 도 2의 (b) 또는 도 3의 (a)에서 보는 바와 같이 샘플링 데이터들이 생성된다.
레이더 신호 패턴 분석부(140)는 본 발명의 실시 예에서 생성된 샘플링 데이터들을 미분하여 레이더 신호의 패턴을 해석하는 기능을 한다. 레이더 신호의 패턴을 해석하게 되면 사인파형, 톱니파형 등 레이더 신호의 파형을 알 수 있게 된다. 한편, 레이더 신호 패턴 분석부(140)는 레이더 신호의 패턴 해석시 대칭성, 샘플링 신호를 미분한 신호의 분포 형태 등을 함께 고려함이 바람직하다. 대칭성을 고려하게 되면 레이더 신호가 특정 패턴을 가지고 있는지 여부를 알 수 있게 되며, 샘플링 신호를 미분한 신호가 양의 영역(positive domain)에 다수 분포하는지 또는 음 의 영역(negative domain)에 다수 분포하는지를 고려하게 되면 레이더 신호가 증가형인지 감소형인지를 알 수 있게 된다.
레이더 신호 패턴 분석부(140)의 레이더 신호 패턴 해석 과정은 본 발명의 실시 예에서 복수개의 샘플링 데이터들의 분포가 대칭성을 가지는지 여부를 판별하는 제1 단계, 샘플링 데이터들을 미분하는 제2 단계, 샘플링 데이터들의 미분값의 분포 형태를 통하여 레이더 신호의 패턴을 해석하는 제3 단계 등으로 이루어진다. 이하, 도 4를 참조하여 이에 대해 상세히 설명한다.
제1 단계에서는 복수개의 샘플링 데이터들의 분포가 대칭성을 가지는지 여부를 판별한다(S400). 대칭성 판별은 다음 수학식 3을 이용하는데, 수학식 3은 비대칭도(skewness) 연산식으로 3차 중심적률(central moment)을 표준편차의 세제곱으로 나눈 값으로 정의된다.
Figure 112008017239521-PAT00004
상기에서, Si는 특정 시점에서의 샘플링 데이터,
Figure 112008017239521-PAT00005
는 샘플링 데이터들의 평균치, N은 샘플링 타임 구간에서의 샘플링 개수, s는 샘플링 데이터들의 표준편차이다.
수학식 3에서 도출된 값이 -1과 +1의 사이값이면 대칭성이 있는 것으로 판별 하며, 이외에는 대칭성이 없는 것으로 판별한다. 예컨대, 도 2의 (b)와 도 3의 (a)는 비대칭도 값이 각각 -0.031241, -0.101302이므로 모두 대칭성이 있는 것으로 판별할 수 있다. 대칭성이 있는 것으로 판별되면 레이더 신호는 특정 패턴을 가지는 것으로 보며, 대칭성이 없는 것으로 판별되면 레이더 신호는 특정 패턴을 가지지 않는 것으로 본다(S405). 레이더 신호가 특정 패턴을 가지는 경우에 한해 다음 단계로 진행한다.
제2 단계에서는 샘플링 데이터들을 2회에 걸쳐 미분한다(S410). 본 발명의 실시 예에서 미분을 2회 실시하는 이유는 샘플링 데이터들의 1·2차 미분값의 분포 형태를 알기 위함이며, 이를 통해 레이더 신호의 패턴을 판단하기 위해서이다. 이때, 이용하는 산술 미분 방정식은 수학식 4의 (a)와 같다. 그런데, α는 샘플링 값에 따른 값이고, 0의 개수, 양의 개수, 음의 개수 등으로 패턴을 판별하기 때문에 생략 가능하다. 따라서, 본 발명에서는 수학식 4의 (b)를 산술 미분 방정식으로 이용한다.
Figure 112008017239521-PAT00006
상기에서, Si는 i번째 샘플링 데이터, Si +1은 i+1번째 샘플링 데이터, Ti는 i번째 샘플링 타임, Ti +1은 i+1번째 샘플링 타임, α는 샘플링 타임의 역수값이다. 샘플링 데이터들의 1차 미분값은 예컨대 도 2의 (c) 또는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같으며, 샘플링 데이터들의 2차 미분값은 예컨대 도 2의 (d) 또는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같다.
제3 단계에서는 샘플링 데이터들의 1·2차 미분값의 분포 형태를 통하여 레이더 신호의 패턴을 해석한다. 먼저, 샘플링 데이터들의 2차 미분값이 0인 데이터가 소정개 이상인지 여부를 판별한다(S415). 대부분(바람직하게는, 과반수 이상)의 샘플링 데이터들의 2차 미분값이 0값을 가지면 도 2의 (d)에서 보는 바와 같이 레이더 신호의 패턴이 톱니파형임을 알 수 있다. 반면, 극소수의 샘플링 데이터들의 2차 미분값이 0값을 가지면 도 3의 (c)에서 보는 바와 같이 레이더 신호의 패턴이 사인파형임을 알 수 있다(S420). 톱니파형 함수의 일반적인 형태는 y=αx이다. 이를 2번 미분하게 되면 y''=0이 된다. 따라서, 상기와 같은 결과가 도출됨을 추측할 수 있다. 반면, 사인파형 함수의 일반적인 형태는 y=sin(x)이다. 이를 2번 미분하게 되면 y''=-sin(x)가 된다. 역시 상기 결과가 도출됨을 추측할 수 있음은 물론이다.
레이더 신호의 패턴이 톱니파형이면 증가형(↗)인지 또는 감소형(↘)인지를 분별할 필요가 있다. 이에 다음으로, 샘플링 데이터들의 1차 미분값이 양의 영역과 음의 영역 중 어느 영역에 더 많이 분포하는지를 판별한다(S425). 도 2의 (c)에서 보는 바와 같이 과반수 이상의 샘플링 데이터들의 1차 미분값이 양의 영역에 분포하면, 도 2의 (a) 또는 (b)에서 보는 바와 같이 레이더 신호의 패턴이 증가형임을 알 수 있다(S430). 반면, 과반수 이상의 샘플링 데이터들의 1차 미분값이 음의 영 역에 분포하면, 레이더 신호의 패턴은 감소형을 형성한다(S435).
한편, 본 발명의 실시 예에서 레이더 신호 패턴 분석부(140)는 사인형 패턴 결정시 주기성을 고려함도 가능하다. 주기성을 고려하면 피크 존재 유무를 판별할 수 있는데, 이에 따라 레이더 신호의 파형이 사인파형인지를 보다 명확하게 알 수 있다. 주기성 고려시에는 레이더 신호 패턴 분석부(140)에서 샘플링 결과 데이터를 예컨대 자기 상관 함수(auto-correslation function)를 연산하고 그 ACF 상에서 피크들을 찾아서 서로 피크 간의 간격이 바로 주기임을 알 수 있다.
전원부(150)는 본 발명의 실시 예에서 레이더 신호 패턴 분석 장치(100)를 구성하는 각 부(110 내지 140, 160)에 전원을 공급하는 기능을 한다.
제어부(160)는 본 발명의 실시 예에서 레이더 신호 패턴 분석 장치(100)를 구성하는 각 부(110 내지 150)의 전체적인 작동을 제어하는 기능을 한다.
다음으로, 레이더 신호 패턴 분석 장치(100)의 레이더 신호 패턴 해석 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 패턴 분석 장치의 레이더 신호 패턴 분석 방법을 도시한 순서도이다. 이하, 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 레이더 신호 수신부(110)가 레이더 신호를 펄스 데이터 정보를 생성한다(S500). 다음으로, 추출부(120)가 수신된 레이더 신호를 입력으로 펄스열들을 추출한다(505). 이때, 추출되는 펄스 데이터로는 펄스의 방위, 신호세기, 펄스폭, 도착시간(TOA), 주파수, 연속되는 두 펄스 간의 시간차(DTOA) 등이 있다. 그러면, 레 이더 신호를 주파수 형태에 따라 분석할 시엔 펄스의 도착시간과 주파수 신호 값이 이용되며, 레이더 신호를 펄스 반복 주기 형태에 따라 분석할 시엔 펄스의 도착시간과 연속되는 두 펄스 간의 시간차가 이용된다.
다음으로, 샘플링부(130)가 S505 단계에서 추출된 펄스 데이터들을 입력하여 신호를 샘플링한다(S510). 샘플링(S510)에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 입력신호를 근거로 샘플링 타임을 계산한다(S510a). 이후, 샘플링부(130)가 상기 계산된 샘플링 타임을 이용하여 상기 추출된 펄스 데이터로 샘플링 데이터를 생성한다(S510b).
다음으로, 레이더 신호 패턴 분석부(140)가 생성된 샘플링 데이터들을 미분하여 레이더 신호의 패턴을 해석한다(S515). 레이더 신호 패턴 분석부(140)의 레이더 신호 패턴 해석 방법은 도 4를 참조하여 상술한 바, 더이상 언급하지 않는다.
다음으로, 레이더 신호 패턴 분석 장치(100)를 구비하는 전자전 시스템에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자전 시스템의 내부 구성을 도시한 블록도이다. 상기 도 6에 도시한 바에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자전 시스템(600)은 안테나(610), 수신기(620), 신호분석 장치(630), 표시기(640) 및 레이더 신호 패턴 분석 장치(100)를 포함한다.
전자전 시스템(600)은 각각의 구성부에 처리할 일을 할당해 주고 다시 이를 제어할 수 있도록 실시간 운영체제(real time operating system)를 운용함이 일반이다. 본 발명에 따른 전자전 시스템(600)은 전투기, 군함, 기지 등에서 레이더 장 치와 함께 운용하여 레이더로서는 적아 식별을 하지 못한 것을 이 전자전 장비를 이용하여 가능하게 할 수 있다.
특정물(680)은 주위의 타겟들의 위치 및 속도를 탐지하기 위해서 레이더를 운용한다. 그리고 방사된 레이더와 물체에 반사된 레이더의 주파수 차이와 시간을 이용해서 거리 정보가 산출되고 과거 위치 정보를 이용해서 방향 및 속도를 알 수 있다. 그러나 전자전 시스템은 특정물(680)에서 송신한 레이더 신호를 수신기 안테나(620)를 이용하여 RF 신호를 수신하고 이를 펄스 데이터 정보화하여 분석하여 위협 정보 및 식별하여 특정물(680)의 명칭을 알 수 있다.
이후, 신호분석 장치(630)는 상기 수신된 레이더 펄스 데이터 정보의 진폭이나 주파수 등을 변환시키는 등 데이터 처리하는 기능을 한다. 레이더 신호 패턴 분석 장치(100)는 이러한 신호분석 장치(630)와 연동하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 상술한 기능을 수행한다. 이후, 표시기(640)는 신호분석 장치(630)가 제공하는 정보를 디스플레이한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범 위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 레이더 신호 패턴 분석 장치 및 이 장치를 장착하는 전자전 시스템은 전자전 장비(예컨대, 함정용 전자전 장비인 SONATA(SLQ-200K)) 운용을 지원할 수 있다. 이에, 향후 군사용 장비로써 각광이 예측된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 패턴 분석 장치의 내부 구성을 도시한 블록도,
도 2는 레이더 신호의 파형이 톱니파형일 경우 레이더 신호 패턴 분석 장치가 도출하는 신호의 파형 그래프,
도 3은 레이더 신호의 파형이 사인파형일 경우 레이더 신호 패턴 분석 장치가 도출하는 신호의 파형 그래프,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 패턴 분석부의 레이더 신호 패턴 분석 과정을 도시한 순서도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 신호 패턴 분석 장치의 레이더 신호 패턴 분석 방법을 도시한 순서도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자전 시스템의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 레이더 신호 패턴 분석 장치 110 : 레이더 신호 수신부
120 : 추출부 130 : 샘플링부
140 : 레이더 신호 패턴 분석부 150 : 전원부
160 : 제어부 600 : 전자전 시스템
610 : 안테나 620 : 수신기
630 : 신호분석 장치 640 : 표시기

Claims (15)

  1. 수신된 레이더 신호의 패턴을 분석하는 장치에 있어서,
    상기 수신된 레이더 신호에서 펄스열을 추출하는 추출부;
    상기 추출된 펄스열을 이용하여 상기 수신된 레이더 신호의 주파수 패턴 형태 또는 PRI(Pulse Repetition Interval) 패턴 형태에 따른 샘플링 데이터를 생성하는 샘플링부; 및
    상기 생성된 샘플링 데이터를 미분하여 상기 레이더 신호의 파형을 해석하는 레이더 신호 패턴 분석부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출부는 상기 수신된 레이더 신호에서 얻은 펄스 데이터를 그룹핑하며, 상기 그룹핑된 펄스 데이터 중에서 이웃하는 펄스들의 DTOA(Difference Time Of Arrival)의 상관관계를 이용하여 상기 펄스열을 추출하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플링부는 상기 추출된 펄스열에서 얻은 주파수에 대한 정보 또는 DTOA에 대한 정보를 이용하여 샘플링 타임을 계산하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 샘플링부는 상기 샘플링 타임을 아래 수학식을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치.
    [수학식]
    Figure 112008017239521-PAT00007
    상기에서, DTOAi는 연속되는 두 펄스 간의 시간차, TOAI는 마지막 펄스의 도착시간, TOA0는 첫번째 펄스의 도착시간, Nmax는 각 샘플링 타임 구간에서의 최대 샘플링 개수, I는 마지막 펄스의 인덱스.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 샘플링부는 상기 계산된 샘플링 타임을 이용하여 설정한 구간에 샘플링 데이터가 존재하지 않는 경우 상기 샘플링 데이터를 이웃 구간의 샘플링 데이터를 이용하여 보간화시키는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이더 신호 패턴 분석부는 복수개의 상기 샘플링 데이터의 분포가 대 칭성을 가지는지 여부 및 상기 샘플링 데이터의 미분값의 분포 형태를 이용하여 상기 레이더 신호의 패턴을 해석하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이더 신호 패턴 분석부는 상기 샘플링 데이터를 2회 미분하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이더 신호 패턴 분석부는 특정 시점에서의 샘플링 데이터와 상기 특정 시점의 다음 시점에서의 샘플링 데이터의 차이값을 미분값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 레이더 신호 패턴 분석부는 상기 샘플링 데이터의 2차 미분값이 0인 데이터가 소정개 미만인 경우 상기 레이더 신호의 파형을 사인파형으로 해석하며, 상기 샘플링 데이터의 2차 미분값이 0인 데이터가 소정개 이상인 경우 상기 샘플링 데이터의 1차 미분값이 양수인 데이터가 음수인 데이터보다 더 많으면 상기 레이더 신호의 파형을 톱니파형 및 증가형으로 해석하고 상기 샘플링 데이터의 1차 미분값이 음수인 데이터가 양수인 데이터보다 더 많으면 상기 레이더 신호의 파형을 톱니 파형 및 감소형으로 해석하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 장치.
  10. 레이더 신호의 패턴을 분석하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 레이더 신호를 수신하여 펄스열을 추출하는 단계;
    (b) 상기 추출된 펄스열을 이용하여 상기 수신된 레이더 신호의 특정 패턴 형태에 따른 샘플링 데이터를 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 생성된 샘플링 데이터를 미분하여 상기 레이더 신호의 파형을 해석하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 상기 수신된 레이더 신호에서 DTOA가 일정한 펄스열을 선행하여 추출하고 상기 DTOA가 일정하지 않은 펄스열을 후행하여 추출하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 샘플링 데이터 생성에 사용하는 샘플링 타임은 아래 수학식을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 방법.
    [수학식]
    Figure 112008017239521-PAT00008
    상기에서, DTOAi는 연속되는 두 펄스 간의 시간차, TOAI는 마지막 펄스의 도착시간, TOA0는 첫번째 펄스의 도착시간, Nmax는 각 샘플링 타임 구간에서의 최대 샘플링 개수, I는 마지막 펄스의 인덱스.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (ca) 복수개의 상기 생성된 샘플링 데이터의 분포가 대칭성을 가지는지 여부를 판별하는 단계;
    (cb) 상기 (ca) 단계에서 대칭성이 없는 것으로 판별되면 상기 레이더 신호의 파형을 정해진 패턴 없음으로 해석하고, 상기 (ca) 단계에서 대칭성이 있는 것으로 판별되면 상기 복수개의 샘플링 데이터를 2회 미분하는 단계;
    (cc) 상기 미분을 통해 도출한 상기 복수개의 샘플링 데이터의 2차 미분값이 0인 데이터가 소정개 이상인지를 판별하는 단계;
    (cd) 상기 (cc) 단계에서 소정개 미만으로 판별되면 상기 레이더 신호의 파형을 사인파형으로 해석하고, 상기 (cc) 단계에서 소정개 이상으로 판별되면 상기 복수개의 샘플링 데이터의 1차 미분값이 양수인 데이터가 음수인 데이터보다 더 많 은지 여부를 판별하는 단계; 및
    (ce) 상기 (cd) 단계에서 양수인 데이터가 더 많은 것으로 판별되면 상기 레이더 신호의 파형을 톱니파형 및 증가형으로 해석하고, 음수인 데이터가 더 많은 것으로 판별되면 상기 레이더 신호의 파형을 톱니파형 및 감소형으로 해석하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호 패턴 분석 방법.
  14. 전자전을 위한 시스템에 있어서,
    수신된 레이더 신호에서 펄스열을 추출하고, 상기 추출된 펄스열을 이용하여 상기 수신된 레이더 신호의 특정 패턴 형태에 따른 샘플링 데이터를 생성하며, 상기 생성된 샘플링 데이터를 미분하여 상기 레이더 신호의 파형을 해석하는 레이더 신호 패턴 분석 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자전 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전자전 시스템은 전자전 장비에 탑재되는 것을 특징으로 하는 전자전 시스템.
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