KR20180023592A - 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법 - Google Patents

고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180023592A
KR20180023592A KR1020160109178A KR20160109178A KR20180023592A KR 20180023592 A KR20180023592 A KR 20180023592A KR 1020160109178 A KR1020160109178 A KR 1020160109178A KR 20160109178 A KR20160109178 A KR 20160109178A KR 20180023592 A KR20180023592 A KR 20180023592A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
clutter
radar signal
moving target
main
mti filter
Prior art date
Application number
KR1020160109178A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101844151B1 (ko
Inventor
양훈기
전현무
김동환
Original Assignee
광운대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 광운대학교 산학협력단 filed Critical 광운대학교 산학협력단
Priority to KR1020160109178A priority Critical patent/KR101844151B1/ko
Publication of KR20180023592A publication Critical patent/KR20180023592A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101844151B1 publication Critical patent/KR101844151B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/5246—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi post processors for coherent MTI discriminators, e.g. residue cancellers, CFAR after Doppler filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/5244—Adaptive clutter cancellation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법이 개시된다. 이동 타겟 탐지 장치는, 메인 로브(Main lobe)를 통해 들어오는 메인 클러터(Main clutter), 사이드 로브(Side lobe)를 통해 들어오는 고도 클러터(altitude line clutter) 및 이동 표적 신호를 포함하는 레이더 신호를 수신하는 수신부, 제1 MTI(Moving Target Indication) 필터를 이용하여 수신된 레이더 신호에서 고도 클러터를 제거하는 제1 MTI 필터부, 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 고도 클러터가 제거된 레이더 신호를 보상하는 도플러 보상부, 제2 MTI 필터를 이용하여 보상된 레이더 신호에서 메인 클러터를 제거하는 제2 MTI 필터부, 스태거드 펄스 반복 주파수(Staggered Pulse Repetition Frequency)를 이용하여 클러터가 제거된 레이더 신호의 블라인드 스피드(Blind speed)를 늘려주는 블라인드 스피드 보완부 및 블라인드 스피드를 늘린 레이더 신호로부터 이동 표적 탐지 결과를 획득하여 출력하는 출력부를 포함한다.

Description

고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법{Apparatus and method for moving target detection of mobile platform radar considering Altitude line clutter}
본 발명은 이동 플랫폼 탑재 레이더(radar)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.
레이더에서 클러터(clutter)란 원하는 표적이 아닌 물체들을 맞고 돌아온 신호들로서, 바다, 땅, 구름, 새, 숲, 건물 등에 대한 수신신호를 뜻한다. 고정된 플랫폼의 레이더가 수신하는 클러터는 대부분 이동하지 않고 멈춰 있는 물체들로부터 수신되기 때문에, 도플러 주파수를 가지지 않지만, 항공기 탑재 레이더(airborne radar)는 이동하면서 표적을 탐지하기 때문에, 항공기 탑재 레이더가 수신하는 클러터 신호들은 이동 속도만큼의 도플러 주파수를 가지게 된다.
클러터는 항공기 탑재 레이더의 메인 로브(Main lobe)와 사이드 로브(Side lobe)를 통하여 들어온다. 사이드 로브를 통해 들어오는 클러터는 메인 로브를 통해 들어오는 클러터에 비해 이득(gain)은 작지만, 항공기 탑재 레이더의 이동 플랫폼과 수직인 부분에서 발생하는 고도 클러터(altitude line clutter)가 존재한다. 고도 클러터는 0Hz의 도플러 주파수(doppler frequency)를 가지며, 거리가 가깝고 반사율이 크기 때문에 무시될 수 없다.
클러터들을 억제하고, 신호가 약한 이동 표적을 탐지하기 위하여, 클러터와 레이더가 이루는 도플러 주파수가 0Hz인 부분의 클러터를 제거하는 MTI(Moving Target Indication) 필터가 간단하게 구현할 수 있는 장점으로 인해 널리 사용되고 있다.
하지만, 이동 플랫폼의 레이더의 메인 로브를 통해 수신되는 클러터는 더 이상 0Hz의 도플러 주파수를 갖지 않게 되므로, 단순히 MTI 필터를 적용시킬 수 없고, 이동 플랫폼의 레이더의 메인 로브와 클러터가 이루는 도플러 주파수를 보상하는 과정이 추가로 요구된다. 이 과정을 통하여, 메인 로브를 통해 수신되는 클러터 신호는 제거되더라도, 사이드 로브를 통해 수신되는 고도 클러터 성분들은 여전히 존재하여 표적을 탐지하는데 어려움이 있다.
본 발명은 MTI 필터를 이용하여 고도 클러터를 먼저 제거하고 도플러 주파수 보상 후 메인 클러터를 제거하여 이동 표적을 정확하게 탐지하며, MTI 필터가 사용됨으로써 발생한 잡음과 블라인드 스피드(Blind speed)를 고려하여 이동 표적의 탐지 확률을 높이는 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 타겟 탐지 장치는, 메인 로브(Main lobe)를 통해 들어오는 메인 클러터(Main clutter), 사이드 로브(Side lobe)를 통해 들어오는 고도 클러터(altitude line clutter) 및 이동 표적 신호를 포함하는 레이더 신호를 수신하는 수신부, 제1 MTI(Moving Target Indication) 필터를 이용하여 상기 수신된 레이더 신호에서 상기 고도 클러터를 제거하는 제1 MTI 필터부, 상기 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 상기 고도 클러터가 제거된 레이더 신호를 보상하는 도플러 보상부, 제2 MTI 필터를 이용하여 상기 보상된 레이더 신호에서 상기 메인 클러터를 제거하는 제2 MTI 필터부, 스태거드 펄스 반복 주파수(Staggered Pulse Repetition Frequency)를 이용하여 클러터가 제거된 레이더 신호의 블라인드 스피드(Blind speed)를 늘려주는 블라인드 스피드 보완부 및 상기 블라인드 스피드를 늘린 레이더 신호로부터 이동 표적 탐지 결과를 획득하여 출력하는 출력부를 포함한다.
상기 제1 MTI 필터는 첫 번째 레이더 신호에서 두 번째 레이더 신호를 뺀 값을 출력한다.
상기 도플러 보상부는 상기 제1 MTI 필터가 사용된 후에 상기 메인 로브와 상기 메인 클러터가 이루는 도플러 주파수를 추정하고, 상기 추정된 도플러 주파수를 이용하여 상기 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 레이더 신호를 보상한다.
상기 고도 클러터를 제거하기 위하여 사용된 상기 제1 MTI 필터에 의하여, 상관관계를 가지지 않는(uncorrelated) 백색 잡음(white noise)이 유색 잡음(colored noise)이 되어 펄스 간의 잡음들이 상관도를 가진다.
상기 제2 MTI 필터는 상기 상관도가 낮은 미리 설정된 간격만큼 떨어진 두 펄스를 이용한다.
상기 늘어난 블라인드 스피드는 복수의 PRF(Pulse Repetition Frequency)의 최소 공배수이되, Unambiguous range를 줄이지 않기 위하여 상기 스태거드 펄스 반복 주파수를 이용하여 산출된다.
상기 제1 MTI 필터에 의하여 발생하는 제1 블라인드 스피드는 레이더의 캐리어 주파수(carrier frequency)의 파장 λ와 상기 PRF의 곱으로 산출된다.
상기 제2 MTI 필터에 의하여 발생하는 제2 블라인드 스피드는 상기 제1 블라인드 스피드를 펄스간 간격으로 나누어 산출된다.
상기 Unambiguous range는 블라인드 스피드와 반비례한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치가 수행하는 이동 타겟 탐지 방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 타겟 탐지 방법은, 메인 로브(Main lobe)를 통해 들어오는 메인 클러터(Main clutter), 사이드 로브(Side lobe)를 통해 들어오는 고도 클러터(altitude line clutter) 및 이동 표적 신호를 포함하는 레이더 신호를 수신하는 단계, 제1 MTI(Moving Target Indication) 필터를 이용하여 상기 수신된 레이더 신호에서 상기 고도 클러터를 제거하는 단계, 상기 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 상기 고도 클러터가 제거된 레이더 신호를 보상하는 단계, 제2 MTI 필터를 이용하여 상기 보상된 레이더 신호에서 상기 메인 클러터를 제거하는 단계, 스태거드 펄스 반복 주파수(Staggered Pulse Repetition Frequency)를 이용하여 클러터가 제거된 레이더 신호의 블라인드 스피드(Blind speed)를 늘려주는 단계 및 상기 블라인드 스피드를 늘린 레이더 신호로부터 이동 표적 탐지 결과를 획득하여 출력하는 단계를 포함한다.
상기 고도 클러터를 제거하는 단계는, 상기 제1 MTI 필터가 첫 번째 레이더 신호에서 두 번째 레이더 신호를 뺀 값을 출력하는 단계를 포함한다.
상기 레이더 신호를 보상하는 단계는, 상기 제1 MTI 필터가 사용된 후에 상기 메인 로브와 상기 메인 클러터가 이루는 도플러 주파수를 추정하는 단계 및 상기 추정된 도플러 주파수를 이용하여 상기 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 레이더 신호를 보상하는 단계를 포함한다.
상기 메인 클러터를 제거하는 단계는, 상기 제2 MTI 필터가 상기 상관도가 낮은 미리 설정된 간격만큼 떨어진 두 펄스를 이용한다.
상기 늘어난 블라인드 스피드는 복수의 PRF(Pulse Repetition Frequency)의 최소 공배수이되, Unambiguous range를 줄이지 않기 위하여 상기 스태거드 펄스 반복 주파수를 이용하여 산출된다.
본 발명의 실시예에 따른 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법은, MTI 필터를 이용하여 고도 클러터를 먼저 제거하고 도플러 주파수 보상 후 메인 클러터를 제거하여 이동 표적을 정확하게 탐지하며, MTI 필터가 사용됨으로써 발생한 잡음과 블라인드 스피드(Blind speed)를 고려하여 이동 표적의 탐지 확률을 높일 수 있다.
또한, 도플러 프로세싱(Doppler processing)을 사용하지 않고, 간단히 MTI 필터를 사용함으로써, 복잡성을 줄이고 연산량을 감소시켜 보다 효과적인 결과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면.
도 2는 이동 플랫폼의 레이더가 수신하는 신호의 주파수 성분들을 예시하여 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 이동 타겟 탐지 장치의 도플러 보상부의 일례를 나타낸 도면.
도 4는 고도 클러터 제거 후의 펄스 간의 상관도(Correlation)를 나타낸 도면.
도 5는 스태거드 펄스 반복 주파수(Staggered Pulse Repetition Frequency) 적용 전후의 MTI 필터 응답을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동 타겟 탐지 장치의 신호 처리 결과의 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 방법을 나타낸 흐름도.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면이고, 도 2는 이동 플랫폼의 레이더가 수신하는 신호의 주파수 성분들을 예시하여 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1의 이동 타겟 탐지 장치의 도플러 보상부의 일례를 나타낸 도면이고, 도 4는 고도 클러터 제거 후의 펄스 간의 상관도(Correlation)를 나타낸 도면이고, 도 5는 스태거드 펄스 반복 주파수(Staggered Pulse Repetition Frequency) 적용 전후의 MTI 필터 응답을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동 타겟 탐지 장치의 신호 처리 결과의 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치는 수신부(10), 제1 MTI(Moving Target Indication) 필터부(20), 도플러 보상부(30), 제2 MTI 필터부(40), 블라인드 스피드 보완부(50) 및 출력부(60)를 포함한다.
수신부(10)는 메인 로브(Main lobe)를 통해 들어오는 메인 클러터(Main clutter), 사이드 로브(Side lobe)를 통해 들어오는 고도 클러터(altitude line clutter) 및 이동 표적 신호를 포함하는 레이더 신호를 수신한다. 예를 들어, 수신부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 좌측으로부터 메인 클러터, 고도 클러터 및 이동 표적에 대한 주파수 성분을 포함하는 레이더 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 레이더의 이동 플랫폼의 속도는 100m/s로 가정되었다.
항공기 탑재 레이더에서는, 항공기의 이동 속도에 따른 메인 클러터의 도플러 주파수(doppler frequency)가 발생하며, 항공기와 수직인 부분에서 발생하는 고도 클러터(altitude line clutter)가 존재한다. 고도 클러터의 도플러 주파수는 항공기의 속도와 관계없이 0Hz를 가지게 되며, 이 고도 클러터는 비록 사이드 로브를 통해 들어오지만, 레이더와의 거리가 가깝고 높은 반사율을 가지기 때문에 무시할 수 없는 신호이다.
제1 MTI 필터부(20)는 제1 MTI 필터를 이용하여 수신부(10)를 통해 수신된 레이더 신호에서 고도 클러터를 제거한다. 고도 클러터는 도 2에 도시된 바와 같이, 도플러 주파수가 0Hz인 부근에 존재하므로, 제1 MTI 필터를 통해 제거될 수 있다.
예를 들어, MTI 필터는 2 pulse canceller와 3 pulse canceller로 구분될 수 있으나, 사용자가 원하는 필터 응답에 따라 어떤 필터를 사용해도 무방하다. 2 pulse canceller에 대한 수학식은 하기와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
x(t)는 MTI 필터를 통과하기 전의 레이더 신호를 나타내고, ΔT는 지연(delay) 시간을 나타내고, y(t)는 MTI 필터를 통과한 후의 레이더 신호로서, 첫 번째 레이더 신호에서 두 번째 레이더 신호를 뺀 값이 될 수 있다.
도플러 보상부(30)는 메인 클러터 제거를 위하여 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 레이더 신호를 보상한다. 즉, 도플러 보상부(30)는 고도 클러터 제거를 위한 제1 MTI 필터가 사용된 후에 이동 플랫폼인 메인 로브와 메인 클러터가 이루는 도플러 주파수를 추정하고, 추정된 도플러 주파수를 이용하여 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 레이더 신호를 보상할 수 있다. 예를 들어, 도플러 보상부(30)는 도 3에 도시된 연산 알고리즘을 통해 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 레이더 신호를 보상할 수 있다.
제2 MTI 필터부(40)는 제2 MTI 필터를 이용하여 보상된 레이더 신호에서 메인 클러터를 제거한다.
도플러 주파수가 보상된 레이더 신호는 메인 클러터가 0Hz의 도플러 주파수를 갖게 되지만, 고도 클러터를 제거하기 위하여 사용된 제1 MTI 필터에 의하여, 상관관계를 가지지 않는(uncorrelated) 백색 잡음(white noise)이 유색 잡음(colored noise)이 되므로, 펄스 간의 잡음들이 상관도를 가진다. 그래서, 도플러 주파수 보상 후 단순히 MTI 필터를 통해 도플러 주파수가 0Hz인 메인 클러터가 제거될 수 없기 때문에, 펄스 간의 잡음들의 상관도가 고려되어야 한다.
도 4를 참조하면, 첫번째 펄스와 두번째 펄스 사이의 상관도는 상당히 높은 값을 가지고, 첫번째 펄스와 간격이 커질수록 상관도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 제2 MTI 필터부(40)는 메인 클러터 제거를 위하여, 제1 MTI 필터부(20)와 같이 첫번째와 두번째 펄스를 이용한 제1 MTI 필터가 적용되지 않고, 상관도가 낮은 미리 설정된 간격만큼 떨어진 두 펄스를 이용한 제2 MTI 필터가 적용된다.
블라인드 스피드 보완부(50)는 스태거드 펄스 반복 주파수(Staggered Pulse Repetition Frequency)를 이용하여 클러터가 제거된 레이더 신호의 블라인드 스피드(Blind speed)를 늘려준다.
제1 MTI 필터 및 제2 MTI 필터를 통해 클러터들은 제거가 되지만, 블라인드 스피드가 발생한다. 이 블라인드 스피드는 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse Repetition Frequency, 이하 PRF라 함)의 주기마다 MTI 필터 응답의 반복으로 인하여 탐지가 되지 않는 이동 표적의 속도를 나타낸다. 블라인드 스피드는 레이더의 캐리어 주파수(carrier frequency)의 파장 λ와 PRF에 의하여 결정이 된다.
예를 들어, 처음 나타나는 블라인드 스피드 즉, 제1 MTI 필터부(20)가 제1 MTI 필터를 사용함으로써 발생한 블라인드 스피드는 다음의 수학식으로 산출될 수 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
여기서, Fblind는 블라인드 도플러 주파수(Blind doppler frequency)로서, 블라인드 스피드에 해당하는 주파수를 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 타겟 탐지 장치는 MTI 필터를 두 번 사용하기 때문에, 제1 MTI 필터부(20)와 제2 MTI 필터부(40)가 각각 제1 MTI 필터 및 제2 MTI 필터를 사용하여 발생하는 각각의 블라인드 스피드가 확인되어야 한다. 고도 클러터 제거를 위하여 사용된 제1 MTI 필터에서 발생하는 블라인드 스피드는 전술한 수학식 2를 이용하여 산출될 수 있다. 제2 MTI 필터를 통과한 레이더 신호는 펄스간의 간격만큼 PRF가 작아지기 때문에, 제2 MTI 필터에서 발생하는 블라인드 스피드는 다음의 수학식으로 산출될 수 있다.
Figure pat00004
V'blind는 제2 MTI 필터부(40)의 블라인드 스피드를 나타내며, Δx는 펄스간의 간격을 나타내고, Vblind는 수학식 2를 통해 산출되는 제1 MTI 필터부(20)의 블라인드 스피드를 나타낸다.
수학식 3을 참조하면, 펄스 간격이 많이 떨어질수록 블라인드 스피드는 더 줄어들기 때문에, 탐지가 안 되는 속도가 낮아지며 더 자주 발생하게 된다. 따라서, 블라인드 스피드는 늘려야 한다.
이와 같은 블라인드 스피드로 인하여 발생하는 문제점을 보완하기 위하여, 단순히 레이더의 PRF를 늘려도 되지만, 단순히 레이더의 PRF를 늘리면, Unambiguous range가 줄어드는 문제가 발생한다. Unambiguous range는 다음의 수학식으로 산출될 수 있다.
Figure pat00005
여기서, T는 펄스 반복 주기(PRI: Pulse Repetition Interval, 이하 PRI라 함)로, 펄스가 반복되어 나타나는 주기를 의미하며, c는 빛의 속도이다. PRI는 PRF와 역수 관계에 있으며, PRI=1/PRF로 나타낼 수 있다.
전술한 수학식 2와 수학식 4를 참조하면, Unambiguous range와 블라인드 스피드는 서로 반비례한다. 즉, 블라인드 스피드가 늘어나는 만큼 Unambiguous range가 줄어들기 때문에, Unambiguous range를 줄이지 않고 블라인드 스피드를 늘려야 한다. 그래서, 본 발명의 실시예에 따른 이동 타겟 탐지 장치는 Unambiguous range를 줄이지 않고 블라인드 스피드를 늘리기 위하여, 스태거드 펄스 반복 주파수(Staggered PRF)을 사용한다.
예를 들어, 스태거드 펄스 반복 주파수를 사용하여 늘어난 블라인드 스피드는 다음의 수학식으로 산출될 수 있다.
Figure pat00006
여기서, p는 스태거드 펄스 반복 주파수를 사용하기 위하여 사용하고자 하는 PRF의 개수를 나타내고, lcm은 최소 공배수(Least Common Multiple)를 나타낸다.
lcm은 각 PRF에 상응하는 블라인드 스피드들이 모두 동일한 경우를 찾기 위하여 사용된다. 즉, 2개 이상의 PRF들을 사용하여 증가된 블라인드 스피드는 각 PRF들의 최소 공배수가 되기 때문에, 사용되는 PRF들은 서로소가 될수록 높은 값을 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 5는 스태거드 펄스 반복 주파수 적용 전후의 MTI 필터 응답을 비교한 것으로, 검은색으로 나타낸 MTI 필터 응답은 고도 클러터를 제거한 MTI 필터 응답이고, 빨간색으로 나타낸 MTI 필터 응답은 메인 클러터를 제거한 MTI 필터 응답이다. 그리고, 도 5의 a는 스태거드 펄스 반복 주파수 적용 전의 MTI 필터 응답을 나타낸다. 도 5의 a에서 보여지듯이, 스태거드 펄스 반복 주파수가 적용되지 않았을 경우, 전술한 수학식 3과 같이 블라인드 스피드가 감소하여 자주 발생하는 것을 알 수 있다. 이러한 블라인드 스피드를 늘리기 위하여, 도 3에서와 같이 3개의 서로소를 갖는 펄스들을 이용한 스태거드 펄스 반복 주파수를 사용함으로써, 도 5의 b와 같이 블라인드 스피드를 늘릴 수 있다.
출력부(60)는 클러터가 제거되고 블라인드 스피드를 늘린 레이더 신호로부터 이동 표적 탐지 결과를 획득하여 출력한다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 도 6은 레이더 신호 처리 결과를 나타낸 것으로, 항공기 탑재 레이더에 수신된 레이더 신호, 제1 MTI 필터를 이용하여 고도 클러터를 제거하고 도플러 주파수를 보상한 후의 레이더 신호, 제2 MTI 필터를 이용하여 메인 클러터를 제거하고 스태거드 펄스 반복 주파수를 사용하여 블라인드 스피드를 늘린 레이더 신호 및 이로부터 산출된 이동 표적 탐지 결과를 나타내고 있다. 탐지하고자 하는 이동 표적의 속도에 따라 블라인드 스피드를 고려하여 스태거드 펄스 반복 주파수를 사용하면, 블라인드 스피드가 늘어나기 때문에 이동 표적의 탐지가 더 효율적으로 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 방법을 나타낸 흐름도이다.
S710 단계에서, 이동 타겟 탐지 장치는 레이더 신호를 수신한다. 여기서, 레이더 신호는 메인 로브(Main lobe)를 통해 들어오는 메인 클러터(Main clutter), 사이드 로브(Side lobe)를 통해 들어오는 고도 클러터(altitude line clutter) 및 이동 표적 신호를 포함한다.
S720 단계에서, 이동 타겟 탐지 장치는 제1 MTI 필터를 이용하여 수신된 레이더 신호에서 고도 클러터를 제거한다.
S730 단계에서, 이동 타겟 탐지 장치는 메인 클러터 제거를 위하여 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 레이더 신호를 보상한다. 즉, 이동 타겟 탐지 장치는 고도 클러터 제거를 위한 제1 MTI 필터가 사용된 후에 이동 플랫폼인 메인 로브와 클러터가 이루는 도플러 주파수를 추정하고, 추정된 도플러 주파수를 이용하여 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 레이더 신호를 보상할 수 있다.
S740 단계에서, 이동 타겟 탐지 장치는 제2 MTI 필터를 이용하여 보상된 레이더 신호에서 메인 클러터를 제거한다.
S750 단계에서, 이동 타겟 탐지 장치는 스태거드 펄스 반복 주파수를 이용하여 클러터가 제거된 레이더 신호의 블라인드 스피드(Blind speed)를 늘려준다.
S760 단계에서, 이동 타겟 탐지 장치는 클러터가 제거되고 블라인드 스피드를 늘린 레이더 신호로부터 이동 표적 탐지 결과를 획득하여 출력한다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 수신부
20: 제1 MTI 필터부
30: 도플러 보상부
40: 제2 MTI 필터부
50: 블라인드 스피드 보완부
60: 출력부

Claims (14)

  1. 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치에 있어서,
    메인 로브(Main lobe)를 통해 들어오는 메인 클러터(Main clutter), 사이드 로브(Side lobe)를 통해 들어오는 고도 클러터(altitude line clutter) 및 이동 표적 신호를 포함하는 레이더 신호를 수신하는 수신부;
    제1 MTI(Moving Target Indication) 필터를 이용하여 상기 수신된 레이더 신호에서 상기 고도 클러터를 제거하는 제1 MTI 필터부;
    상기 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 상기 고도 클러터가 제거된 레이더 신호를 보상하는 도플러 보상부;
    제2 MTI 필터를 이용하여 상기 보상된 레이더 신호에서 상기 메인 클러터를 제거하는 제2 MTI 필터부;
    스태거드 펄스 반복 주파수(Staggered Pulse Repetition Frequency)를 이용하여 클러터가 제거된 레이더 신호의 블라인드 스피드(Blind speed)를 늘려주는 블라인드 스피드 보완부; 및
    상기 블라인드 스피드를 늘린 레이더 신호로부터 이동 표적 탐지 결과를 획득하여 출력하는 출력부를 포함하는 이동 타겟 탐지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 MTI 필터는 첫 번째 레이더 신호에서 두 번째 레이더 신호를 뺀 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도플러 보상부는 상기 제1 MTI 필터가 사용된 후에 상기 메인 로브와 상기 메인 클러터가 이루는 도플러 주파수를 추정하고, 상기 추정된 도플러 주파수를 이용하여 상기 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 레이더 신호를 보상하는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고도 클러터를 제거하기 위하여 사용된 상기 제1 MTI 필터에 의하여, 상관관계를 가지지 않는(uncorrelated) 백색 잡음(white noise)이 유색 잡음(colored noise)이 되어 펄스 간의 잡음들이 상관도를 가지는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 MTI 필터는 상기 상관도가 낮은 미리 설정된 간격만큼 떨어진 두 펄스를 이용하는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 늘어난 블라인드 스피드는 복수의 PRF(Pulse Repetition Frequency)의 최소 공배수이되,
    Unambiguous range를 줄이지 않기 위하여 상기 스태거드 펄스 반복 주파수를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 MTI 필터에 의하여 발생하는 제1 블라인드 스피드는 레이더의 캐리어 주파수(carrier frequency)의 파장 λ와 상기 PRF의 곱으로 산출되는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 MTI 필터에 의하여 발생하는 제2 블라인드 스피드는 상기 제1 블라인드 스피드를 펄스간 간격으로 나누어 산출되는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 Unambiguous range는 블라인드 스피드와 반비례인 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 장치.
  10. 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치가 수행하는 이동 타겟 탐지 방법에 있어서,
    메인 로브(Main lobe)를 통해 들어오는 메인 클러터(Main clutter), 사이드 로브(Side lobe)를 통해 들어오는 고도 클러터(altitude line clutter) 및 이동 표적 신호를 포함하는 레이더 신호를 수신하는 단계;
    제1 MTI(Moving Target Indication) 필터를 이용하여 상기 수신된 레이더 신호에서 상기 고도 클러터를 제거하는 단계;
    상기 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 상기 고도 클러터가 제거된 레이더 신호를 보상하는 단계;
    제2 MTI 필터를 이용하여 상기 보상된 레이더 신호에서 상기 메인 클러터를 제거하는 단계;
    스태거드 펄스 반복 주파수(Staggered Pulse Repetition Frequency)를 이용하여 클러터가 제거된 레이더 신호의 블라인드 스피드(Blind speed)를 늘려주는 단계; 및
    상기 블라인드 스피드를 늘린 레이더 신호로부터 이동 표적 탐지 결과를 획득하여 출력하는 단계를 포함하는 이동 타겟 탐지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고도 클러터를 제거하는 단계는,
    상기 제1 MTI 필터가 첫 번째 레이더 신호에서 두 번째 레이더 신호를 뺀 값을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 레이더 신호를 보상하는 단계는,
    상기 제1 MTI 필터가 사용된 후에 상기 메인 로브와 상기 메인 클러터가 이루는 도플러 주파수를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 도플러 주파수를 이용하여 상기 메인 클러터의 도플러 주파수가 0Hz가 되도록 레이더 신호를 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 메인 클러터를 제거하는 단계는,
    상기 제2 MTI 필터가 상기 상관도가 낮은 미리 설정된 간격만큼 떨어진 두 펄스를 이용하는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 늘어난 블라인드 스피드는 복수의 PRF(Pulse Repetition Frequency)의 최소 공배수이되,
    Unambiguous range를 줄이지 않기 위하여 상기 스태거드 펄스 반복 주파수를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 이동 타겟 탐지 방법.


KR1020160109178A 2016-08-26 2016-08-26 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법 KR101844151B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160109178A KR101844151B1 (ko) 2016-08-26 2016-08-26 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160109178A KR101844151B1 (ko) 2016-08-26 2016-08-26 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180023592A true KR20180023592A (ko) 2018-03-07
KR101844151B1 KR101844151B1 (ko) 2018-03-30

Family

ID=61689143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160109178A KR101844151B1 (ko) 2016-08-26 2016-08-26 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101844151B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113126037A (zh) * 2021-03-02 2021-07-16 西安电子科技大学 一种基于mti的杂波背景下旁瓣相消方法
KR102467380B1 (ko) * 2022-07-18 2022-11-16 한화시스템 주식회사 항공기용 레이더에서 고도 클러터를 제거하는 장치 및 방법
KR102599085B1 (ko) * 2023-09-12 2023-11-06 국방과학연구소 레이다 클러터 신호에 의한 오경보 판단 방법 및 시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4468203B2 (ja) 2005-02-18 2010-05-26 株式会社東芝 レーダ装置
JP6030006B2 (ja) * 2013-03-07 2016-11-24 株式会社東芝 レーダ装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113126037A (zh) * 2021-03-02 2021-07-16 西安电子科技大学 一种基于mti的杂波背景下旁瓣相消方法
CN113126037B (zh) * 2021-03-02 2022-11-08 西安电子科技大学 一种基于mti的杂波背景下旁瓣相消方法
KR102467380B1 (ko) * 2022-07-18 2022-11-16 한화시스템 주식회사 항공기용 레이더에서 고도 클러터를 제거하는 장치 및 방법
KR102599085B1 (ko) * 2023-09-12 2023-11-06 국방과학연구소 레이다 클러터 신호에 의한 오경보 판단 방법 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR101844151B1 (ko) 2018-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108291957B (zh) 配置为减小干扰的车辆雷达系统
AU2008291893B2 (en) Method of preventing false detections in sensors
RU2593276C1 (ru) Способ селекции движущихся целей
RU2594005C1 (ru) Способ обработки радиолокационного сигнала в импульсно-доплеровской рлс
KR20190041949A (ko) 간섭이 억제된 레이더 감지
EP3040737B1 (en) Using orthogonal space projections to generate a constant false alarm rate control parameter
KR101844151B1 (ko) 고도 클러터를 고려한 이동 플랫폼 레이더의 이동 타겟 탐지 장치 및 방법
KR101777381B1 (ko) Pcl 수신기에서 적응 필터를 이용한 표적반사 신호의 도래각 추정 장치 및 방법
US11226409B2 (en) In-vehicle radar device
Macaveiu et al. Automotive radar target tracking by Kalman filtering
US9121941B2 (en) Method of detecting a clutter return at a sensor
RU2619056C2 (ru) Способ обнаружения движущейся цели с различением скоростных и маневренных характеристик
WO2022060650A1 (en) Doppler processing in frequency-modulated continuous wave radar systems
CN111123269B (zh) 用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法、模块及装置
CN111175714B (zh) 可抑制雷达近距离谐波的辅助驾驶方法和存储介质
JP6164936B2 (ja) レーダ装置
CN110488239A (zh) 基于调频连续波雷达的目标检测方法
CN112835006B (zh) 一种基于帧间积累的跟踪雷达海上小目标检测方法及系统
CN110231603B (zh) 一种基于gmti的快速解算目标速度的方法
Pang et al. Acceleration target detection based on LFM radar
EP2345909A1 (en) A method of detecting a clutter return at a sensor
CN111190154B (zh) 可抑制雷达近距离谐波的辅助驾驶系统、方法
JP7234947B2 (ja) 物体識別装置、物体識別方法および物体識別プログラム
Waqas et al. PCA-based detection algorithm of moving target buried in clutter in Doppler frequency domain
KR20200032916A (ko) Uwb 레이더의 수신 장치 및 수신 신호 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant