KR20210144432A - 레이더 시스템 분석 장치 및 분석 방법 - Google Patents

레이더 시스템 분석 장치 및 분석 방법 Download PDF

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KR20210144432A KR1020200061789A KR20200061789A KR20210144432A KR 20210144432 A KR20210144432 A KR 20210144432A KR 1020200061789 A KR1020200061789 A KR 1020200061789A KR 20200061789 A KR20200061789 A KR 20200061789A KR 20210144432 A KR20210144432 A KR 20210144432A
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Abstract

본 발명은 레이더 시스템을 분석하기 위한 장치 및 방법에 대한 것으로, 수신 신호의 클러터 신호의 평균과 표준편차, 그리고 수신 신호 잡음 신호의 평균과 표준 편차에 근거하여 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출하는 탐지 기준값 산출부와, 기 설정된 시뮬레이션 방식에 따라 오경보율 시뮬레이션을 수행하여 상기 산출된 탐지 기준값을 보정하는 탐지 기준값 보정부와, 보정된 탐지 기준과 요구되는 탐지 확률에 근거하여 요구되는 신호 대 클러터 비(Singal to Clutter Ratio, SCR)를 산출하는 탐지 SCR 산출부 및, 표적 신호를 포함하는 수신 신호의 탐지 확률에 따른 탐지 확률 모델링 및 시뮬레이션을 통해 상기 산출된 SCR을 보정하는 탐지 SCR 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이더 시스템 분석 장치 및 분석 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ANALYSING RADAR SYSTEM}
본 발명은 레이더 시스템에 대한 것으로, 특히 Non-coherent Integration (NCI) 레이더 시스템을 분석하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.
Non-coherent Integration (NCI) 레이더는 여러 개의 펄스의 전력을 합쳐서 표적을 탐지하는 레이더를 의미할 수 있다. 상기 NCI 레이더에서 N 개의 펄스를 합치는 과정은 N개의 적분으로 표현되기 때문에, 시스템 분석이 어렵다는 문제가 있다.
한편 이러한 문제를 해결하기 위해, NCI 레이더 시스템을 수학적으로 분석하는 방안이 제시되었다. 제안된 방안은 NCI 레이더 시스템을 표적, 클러터, 잡음의 개별 확률 프로세스로 모의하여 상기 NCI 레이더 시스템을 수학적을 나타내는 방법이다. 그러나 이러한 방안의 경우 표적, 클러터의 확률 프로세스는 레이더 시스템의 운영 환경에 따라서 다양한 변수로 표현되기 때문에, 모든 환경에 대해서 수학적으로 정확한 해를 구하기 어렵다는 문제가 있으며, 특히 NCI 레이더 분석을 위해서는 제안된 방안의 경우 복잡한 형태의 근사식으로 분석되기 때문에 계산하기 어려우며, 레이더 시스템의 특성을 분석하기 쉽지 않다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 레이더 시스템의 성능을 보다 예측하기 쉽고 직관적으로 이해할 수 있도록 상기 레이더 시스템을 분석하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 NCI 레이더 시스템을 확률 통계의 표본 평균(sample mean) 기법을 이용하여 분석하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템 분석 장치는, 수신 신호의 클러터 신호의 평균과 표준편차, 그리고 수신 신호 잡음 신호의 평균과 표준 편차에 근거하여 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출하는 탐지 기준값 산출부와, 기 설정된 시뮬레이션 방식에 따라 오경보율 시뮬레이션을 수행하여 상기 산출된 탐지 기준값을 보정하는 탐지 기준값 보정부와, 보정된 탐지 기준과 요구되는 탐지 확률에 근거하여 요구되는 신호 대 클러터 비(Singal to Clutter Ratio, SCR)를 산출하는 탐지 SCR 산출부 및, 표적 신호를 포함하는 수신 신호의 탐지 확률에 따른 탐지 확률 모델링 및 시뮬레이션을 통해 상기 산출된 SCR을 보정하는 탐지 SCR 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 탐지 기준값 산출부는, 수신 신호의 세기 평균과 수신 신호의 세기 표준편차를 산출하고, 하기 수학식에 따른 오경보율 수식에 근거하여, 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 오경보율, Q()는 Q 함수,
Figure pat00003
는 탐지 기준,
Figure pat00004
는 수신 신호의 세기 평균,
Figure pat00005
는 수신 신호의 세기 표준 편차임.
일 실시 예에 있어서, 상기 수신 신호의 세기 평균은, 하기 수학식에 따라, 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 평균과 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 평균에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure pat00006
여기서
Figure pat00007
는 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 평균이며,
Figure pat00008
는 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 평균임.
일 실시 예에 있어서, 상기 수신 신호의 세기 표준편차는, 하기 수학식에 따라, 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차와 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure pat00009
여기서
Figure pat00010
은 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차이며,
Figure pat00011
은 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차를 의미함.
일 실시 예에 있어서, 기 설정된 시뮬레이션 방식은, 몬테카를로 시뮬레이션 방식임을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 탐지 SCR 산출부는, 하기 수학식과 같이 요구되는 탐지 확률
Figure pat00012
, Q 함수, 상기 탐지 기준값
Figure pat00013
, 클러터와 잡음 세기의 평균
Figure pat00014
및, Swerling Case2 또는 Swerling Case4 표적 수신 신호 세기의 표준편차
Figure pat00015
에 근거하여 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균
Figure pat00016
를 산출하고,
[수학식]
Figure pat00017
하기 수학식 10에 근거하여 요구되는 SCR을 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure pat00018
여기서
Figure pat00019
는 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균,
Figure pat00020
는 클러터와 잡음 세기의 평균임.
일 실시 예에 있어서, 상기 표적 수신 신호의 표준 편차는, Swerling Case2 표적 수신 신호인 경우 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure pat00021
여기서
Figure pat00022
은 표적 신호 세기의 절대값 제곱(
Figure pat00023
)의 표준편차를 의미하고, N은 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
일 실시 예에 있어서, 상기 표적 수신 신호의 표준 편차는, Swerling Case4 표적 수신 신호인 경우 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure pat00024
여기서
Figure pat00025
은 표적 신호 세기의 절대값 제곱(
Figure pat00026
)의 표준편차를 의미하고, N은 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
일 실시 예에 있어서, 상기 레이더 시스템은, 자승 검출기(Square Law Detector)로 구현되는 Non-coherent Integration (NCI) 레이더 시스템임을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템 분석 방법은, 수신 신호의 클러터 신호의 평균과 표준편차, 그리고 수신 신호 잡음 신호의 평균과 표준 편차에 근거하여 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출하는 제1 단계와, 기 설정된 시뮬레이션 방식에 따라 오경보율 시뮬레이션을 수행하여 상기 산출된 탐지 기준값을 보정하는 제2 단계와, 보정된 탐지 기준과 요구되는 탐지 확률에 근거하여 요구되는 신호 대 클러터 비(Singal to Clutter Ratio, SCR)를 산출하는 제3 단계 및, 표적 신호를 포함하는 수신 신호의 탐지 확률에 따른 탐지 확률 모델링 및 시뮬레이션을 통해 상기 산출된 SCR을 보정하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 단계는, 수신 신호의 세기 평균과 수신 신호의 세기 표준편차를 산출하고, 하기 수학식에 따른 오경보율 수식에 근거하여, 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출하는 단계이며,
[수학식]
Figure pat00027
여기서,
Figure pat00028
는 오경보율, Q()는 Q 함수,
Figure pat00029
는 탐지 기준,
Figure pat00030
는 수신 신호의 세기 평균,
Figure pat00031
는 수신 신호의 세기 표준 편차임.
상기 수신 신호의 세기 평균은, 하기 수학식에 따라, 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 평균과 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 평균에 근거하여 산출되고,
[수학식]
Figure pat00032
여기서
Figure pat00033
는 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 평균이며,
Figure pat00034
는 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 평균임.
상기 수신 신호의 세기 표준편차는, 하기 수학식에 따라, 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차와 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure pat00035
여기서
Figure pat00036
은 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차이며,
Figure pat00037
은 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차를 의미함.
일 실시 예에 있어서, 상기 제3 단계는, 하기 수학식과 같이 요구되는 탐지 확률
Figure pat00038
, Q 함수, 상기 탐지 기준값
Figure pat00039
, 클러터와 잡음 세기의 평균
Figure pat00040
및, Swerling Case2 또는 Swerling Case4 표적 수신 신호 세기의 표준편차
Figure pat00041
에 근거하여 표적 신호 세기의 절대값 제곱
Figure pat00042
를 산출하는 제3-1 단계 및,
[수학식]
Figure pat00043
하기 수학식에 근거하여 요구되는 SCR을 산출하는 제3-2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure pat00044
여기서
Figure pat00045
는 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균,
Figure pat00046
는 클러터와 잡음 세기의 평균임.
일 실시 예에 있어서, 상기 표적 수신 신호 세기의 표준편차는, Swerling Case2 표적 수신 신호인 경우 하기 수학식에 따라 산출되고,
[수학식]
Figure pat00047
Swerling Case4 표적 수신 신호인 경우 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure pat00048
여기서
Figure pat00049
은 표적 신호 세기의 절대값 제곱(
Figure pat00050
)의 표준편차를 의미하고, N은 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
본 발명에 따른 레이더 시스템 분석 장치 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 기존의 레이다 분석 방법에서 사용하는 복잡한 수식을 이용하지 않고, 간단한 수식을 사용함으로써, NCI 레이더의 시스템의 성능을 보다 쉽게 예측할 수 있으며 직관적으로 이해할 수 있도록 한다는 효과가 있다.
또한 본 발명은 시뮬레이션 범위를 제한함으로써, 시뮬레이션의 효용을 높여 시스템의 설계 효용을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템 분석 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템 분석 장치에서 레이더 시스템을 분석하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 탐지 기준을 보정한 모델링-시뮬레이션의 결과를 도시한 그래프이다.
도 4는 클러터와 잡음 세기의 평균과 필요한 표적 신호의 세기 평균의 관계를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 탐지 SCR을 보정한 모델링-시뮬레이션의 결과를 도시한 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다
본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 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, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이하에서 설명되는 각각의 실시 예들 뿐만 아니라, 실시 예들의 조합은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 내지 대체물로서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 해당될 수 있음은 물론이다.
한편 NCI 레이더 시스템은 자승 검출기(Square Law Detector)와 포락선 검출기(Envelope Detector)로 구현될 수 있다. 그러나 이하의 설명에서는 자승 검출기로 구현되는 NCI 레이더 시스템을 가정하여 설명하기로 한다.
한편 이하의 설명에서 신호의 평균 또는 표준편차는 신호 세기(전력, power)의 평균 또는 표준편차를 의미하는 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템 분석 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템 분석 장치는, 탐지 기준 산출부(100)와 탐지 기준 보정부(110), 탐지 SCR(Singal to Clutter Ratio) 산출부(120) 및, 탐지 SCR 보정부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 탐지 기준 산출부(100)는 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출할 수 있다. 이를 위해 상기 탐지 기준 산출부(100)는 수신 신호의 클러터 신호의 평균과 표준편차, 그리고 수신 신호 잡음 신호의 평균과 표준 편차를 이용할 수 있다.
한편 NCI 레이다에서 사용하는 펄스 개수가 충분히 크지 않기 때문에 탐지 기준 보정이 필요하다. 따라서 상기 탐지 기준 산출부(100)를 통해 수신 신호의 클러터 신호와 잡음 신호의 평균들 및 표준 편차들에 근거하여 탐지 기준값이 산출되면, 탐지 기준 보정부(110)는 오경보율 시뮬레이션을 통해 상기 산출된 탐지 기준을 보정할 수 있다. 이 경우 상기 탐지 기준 보정부(110)는 상기 오경보율 시뮬레이션으로 몬테카를로 시뮬레이션을 수행할 수 있으며, 산출된 탐지 기준값을 초기값으로 시뮬레이션을 시작할 수 있다.
한편 탐지 기준 보정부(110)에서, 산출된 탐지 기준이 보정되면, 탐지 SCR 산출부(120)는 상기 탐지 기준 보정부(110)에서 보정된 탐지 기준과 요구되는 탐지 확률에 근거하여 요구되는 신호 대 클러터 비(Singal to Clutter Ratio, SCR)를 산출할 수 있다.
그리고 탐지 SCR 보정부(130)는 탐지 확률 모델링 및 시뮬레이션을 수행하여 상기 탐지 SCR 산출부(120)에서 산출된 SCR을 보정할 수 있다.
도 2는 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템 분석 장치에서 레이더 시스템을 분석하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이더 시스템 분석 장치는 먼저 탐지 기준 산출부(100)를 통해 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출할 수 있다(S200).
이 경우 수신 신호가 클러터와 잡음으로 이루어지는 것으로 가정하면, 수신 신호는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00051
여기서
Figure pat00052
은 수신 신호의 클러터 신호이고,
Figure pat00053
은 잡음 신호이다. n은 펄스 인덱스이고 m은 수신 시간 인덱스를 의미함.
한편 클러터와 잡음이 확률적으로 독립되어 있다고 가정하면, 수신신호의 세기 평균은 하기 수학식 2와 같이, 표준편차는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00054
여기서
Figure pat00055
는 클러터 신호의 절대값 제곱(
Figure pat00056
)의 평균이며,
Figure pat00057
는 잡음 신호의 절대값 제곱(
Figure pat00058
)의 평균을 의미함.
Figure pat00059
여기서
Figure pat00060
은 클러터 신호의 절대값 제곱(
Figure pat00061
)의 표준편차이며,
Figure pat00062
은 잡음 신호의 절대값 제곱(
Figure pat00063
)의 표준편차를 의미함. 그리고 N은 NCI 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
한편, 중심 극한 정리(Central Limit Theorem)에 따르면, 신호 개수 N이 클수록, 수신신호는 가우시안 확률 분포를 따르게 된다. 이에 따라 하기 수학식 4와 같이 오경보율 수식이 결정되는 경우, 오경보율이 주어지면 탐지 기준
Figure pat00064
를 구할 수 있다.
Figure pat00065
여기서,
Figure pat00066
는 오경보율, Q()는 Q 함수,
Figure pat00067
는 탐지 기준,
Figure pat00068
는 수신 신호의 평균,
Figure pat00069
는 수신 신호의 표준 편차임.
한편 상기 S200 단계에서 수학식 4에 근거하여 주어진 오경보율에 따른 탐지 기준값이 산출되면, 탐지 기준 보정부(110)가 상기 산출된 탐지 기준값을 보정할 수 있다(S202). 이를 위해 탐지 기준 보정부(110)는 상기 산출된 탐지 기준값(
Figure pat00070
)에서 시작하는 몬테카를로 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 따라서 합쳐지는 펄스 개수에 반비례하여 최대 범위가 커질 수 있다.
도 3은 32개의 펄스를 이용하는 경우에, 클러터가 펄스별로 독립적이고 동일한 Exponential 분포를 가질 때, 오경보율 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다. 여기서 탐지 기준값은 클러터의 세기 평균에 대한 비로 표현될 수 있다. 이 경우 상기 수학식 4에 따라 오경보율 1e-6을 계산한 값은 약 2.8dB이며, 탐지 기준 보정부(110)를 통해 수행된 모델링 및 시뮬레이션 결과는 약 3.2dB로서 약 0.4dB가 보정될 수 있음을 알 수 있다.
한편 탐지 기준값이 상기 몬테카를로 시뮬레이션에 따라 보정되면, 탐지 SCR 산출부(120)는 상기 보정된 탐지 기준값과 요구되는 탐지 확률에 근거하여 요구하는 SCR을 산출할 수 있다(S204). 이 경우 탐지 확률 시뮬레이션은 하기 수학식 5에 따라 수행될 수 있다.
Figure pat00071
여기서,
Figure pat00072
은 표적 신호,
Figure pat00073
은 수신 신호의 클러터 신호이고,
Figure pat00074
은 잡음 신호이다. n은 펄스 인덱스이고 m은 수신 시간 인덱스를 의미함.
한편 표적 신호는 클러터와 잡음 신호와 통계적 독립이라고 가정할 수 있기 때문에 표적 신호는 수학식 6과 같이 나타낼 수 있으며 표적 신호의 평균은 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. Swerling Case2 표적 수신 신호의 표준편차는 하기 수학식 8과 같이 나타낼 수 있고, Swerling Case4 표적 수신 신호의 표준편차는 하기 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00075
여기서 상기
Figure pat00076
은 표적 신호를 의미하고, N은 NCI 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
Figure pat00077
여기서
Figure pat00078
는 표적 신호의 절대값 제곱(
Figure pat00079
)의 평균을 의미함.
Figure pat00080
여기서
Figure pat00081
은 표적 신호의 절대값 제곱(
Figure pat00082
)의 표준편차를 의미하고, N은 NCI 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
Figure pat00083
여기서
Figure pat00084
은 표적 신호의 절대값 제곱(
Figure pat00085
)의 표준편차를 의미하고, N은 NCI 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
한편 표적 신호 세기에 의한 탐지 확률은 하기 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00086
여기서,
Figure pat00087
는 탐지 확률, Q()는 Q 함수,
Figure pat00088
는 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균,
Figure pat00089
는 탐지 기준,
Figure pat00090
는 클러터와 잡음 세기의 평균,
Figure pat00091
는 Swerling Case2 또는 Swerling Case4 표적 수신 신호의 표준편차임.
한편
Figure pat00092
값이 탐지 기준값으로 선정되는 경우, 요구되는 탐지 확률이 50%이면 신호, 클러터와 잡음 세기의 합의 평균이 도 4에서 보이고 있는 바와 같이 탐지 기준값
Figure pat00093
가 되어야 한다. 이에 따라 상기 수학식 10과 같이 요구되는 탐지 확률이 결정되는 경우, 탐지 기준값
Figure pat00094
와 클러터와 잡음 세기의 평균
Figure pat00095
, 그리고 표적 수신 신호의 표준 편차
Figure pat00096
에 근거하여, 요구되는 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균값
Figure pat00097
를 구할 수 있다.
한편 상기 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균값
Figure pat00098
가 산출되면, 하기 수학식 11에 따라 필요한 SCR을 산출할 수 있다.
Figure pat00099
여기서
Figure pat00100
는 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균,
Figure pat00101
는 클러터와 잡음 세기의 평균임.
그러면 탐지확률 모델링 및 시뮬레이션을 통해 탐지 SCR 보정부(130)가 상기 수학식 11에서 산출된 SCR을 보정할 수 있다(S206). 이 경우 상기 탐지 SCR 보정부(130)는 상기 수학식 5에 근거하여 상기 탐지 SCR 산출부(120)에서 산출된 SCR을 보정할 수 있다.
이 경우 상기 도 3을 만족하는 오경보율을 가정할 때, Swerling Case2 표적을 이용한 탐지확률 모델링 및 시뮬레이션 결과는 도 5에서 보이고 있는 바와 같다. 일 예로 상기 수학식 10에서 요구되는 탐지 확률이 50% 일 때, 수학식 10 및 수학식 11에 따라 산출되는 SCR은 약 0.4dB 이다. 이 경우 탐지 SCR 보정부(130)는, 상기 수학식 5를 이용해서 탐지확률 시뮬레이션으로 구한 실제 필요한 SCR(약 0.5dB)에 따라, 산출된 SCR을 보정할 수 있다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석 되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 탐지 기준 산출부 110 : 탐지 기준 보정부
120 : 탐지 SCR 산출부 130 : 탐지 SCR 보정부

Claims (13)

  1. 수신 신호의 클러터 신호의 평균과 표준편차, 그리고 수신 신호 잡음 신호의 평균과 표준 편차에 근거하여 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출하는 탐지 기준값 산출부;
    기 설정된 시뮬레이션 방식에 따라 오경보율 시뮬레이션을 수행하여 상기 산출된 탐지 기준값을 보정하는 탐지 기준값 보정부;
    보정된 탐지 기준과 요구되는 탐지 확률에 근거하여 요구되는 신호 대 클러터 비(Singal to Clutter Ratio, SCR)를 산출하는 탐지 SCR 산출부; 및,
    표적 신호를 포함하는 수신 신호의 탐지 확률에 따른 탐지 확률 모델링 및 시뮬레이션을 통해 상기 산출된 SCR을 보정하는 탐지 SCR 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탐지 기준값 산출부는,
    수신 신호의 세기 평균과 수신 신호의 세기 표준편차를 산출하고, 하기 수학식에 따른 오경보율 수식에 근거하여, 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 장치.
    [수학식]
    Figure pat00102

    여기서,
    Figure pat00103
    는 오경보율, Q()는 Q 함수,
    Figure pat00104
    는 탐지 기준,
    Figure pat00105
    는 수신 신호의 세기 평균,
    Figure pat00106
    는 수신 신호의 세기 표준 편차임.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수신 신호의 세기 평균은,
    하기 수학식에 따라, 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 평균과 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 평균에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 장치.
    [수학식]
    Figure pat00107

    여기서
    Figure pat00108
    는 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 평균이며,
    Figure pat00109
    는 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 평균임.
  4. 제2항에 있어서, 상기 수신 신호의 세기 표준편차는,
    하기 수학식에 따라, 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차와 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 장치.
    [수학식]
    Figure pat00110

    여기서
    Figure pat00111
    은 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차이며,
    Figure pat00112
    은 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차를 의미함.
  5. 제1항에 있어서, 기 설정된 시뮬레이션 방식은,
    몬테카를로 시뮬레이션 방식임을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 탐지 SCR 산출부는,
    하기 수학식과 같이 요구되는 탐지 확률
    Figure pat00113
    , Q 함수, 상기 탐지 기준값
    Figure pat00114
    , 클러터와 잡음 세기의 평균
    Figure pat00115
    및, Swerling Case2 또는 Swerling Case4 표적 수신 신호 세기의 표준편차
    Figure pat00116
    에 근거하여 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균
    Figure pat00117
    를 산출하고,
    [수학식]
    Figure pat00118

    하기 수학식 10에 근거하여 요구되는 SCR을 산출하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 장치.
    [수학식]
    Figure pat00119

    여기서
    Figure pat00120
    는 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균,
    Figure pat00121
    는 클러터와 잡음 세기의 평균임.
  7. 제6항에 있어서, 상기 표적 수신 신호의 표준 편차는,
    Swerling Case2 표적 수신 신호인 경우 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 장치.
    [수학식]
    Figure pat00122

    여기서
    Figure pat00123
    은 표적 신호 세기의 절대값 제곱(
    Figure pat00124
    )의 표준편차를 의미하고, N은 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
  8. 제6항에 있어서, 상기 표적 수신 신호의 표준 편차는,
    Swerling Case4 표적 수신 신호인 경우 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 장치.
    [수학식]
    Figure pat00125

    여기서
    Figure pat00126
    은 표적 신호 세기의 절대값 제곱(
    Figure pat00127
    )의 표준편차를 의미하고, N은 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
  9. 제1항에 있어서, 상기 레이더 시스템은,
    자승 검출기(Square Law Detector)로 구현되는 Non-coherent Integration (NCI) 레이더 시스템임을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 장치.
  10. 수신 신호의 클러터 신호의 평균과 표준편차, 그리고 수신 신호 잡음 신호의 평균과 표준 편차에 근거하여 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출하는 제1 단계;
    기 설정된 시뮬레이션 방식에 따라 오경보율 시뮬레이션을 수행하여 상기 산출된 탐지 기준값을 보정하는 제2 단계;
    보정된 탐지 기준과 요구되는 탐지 확률에 근거하여 요구되는 신호 대 클러터 비(Singal to Clutter Ratio, SCR)를 산출하는 제3 단계; 및,
    표적 신호를 포함하는 수신 신호의 탐지 확률에 따른 탐지 확률 모델링 및 시뮬레이션을 통해 상기 산출된 SCR을 보정하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 단계는,
    수신 신호의 세기 평균과 수신 신호의 세기 표준편차를 산출하고, 하기 수학식에 따른 오경보율 수식에 근거하여, 기 설정된 오경보율에 따른 탐지 기준값을 산출하는 단계이며,
    [수학식]
    Figure pat00128

    여기서,
    Figure pat00129
    는 오경보율, Q()는 Q 함수,
    Figure pat00130
    는 탐지 기준,
    Figure pat00131
    는 수신 신호의 세기 평균,
    Figure pat00132
    는 수신 신호의 세기 표준 편차임.
    상기 수신 신호의 세기 평균은,
    하기 수학식에 따라, 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 평균과 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 평균에 근거하여 산출되고,
    [수학식]
    Figure pat00133

    여기서
    Figure pat00134
    는 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 평균이며,
    Figure pat00135
    는 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 평균임.
    상기 수신 신호의 세기 표준편차는,
    하기 수학식에 따라, 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차와 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 방법.
    [수학식]
    Figure pat00136

    여기서
    Figure pat00137
    은 클러터 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차이며,
    Figure pat00138
    은 잡음 신호 세기의 절대값 제곱의 표준편차를 의미함.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제3 단계는,
    하기 수학식과 같이 요구되는 탐지 확률
    Figure pat00139
    , Q 함수, 상기 탐지 기준값
    Figure pat00140
    , 클러터와 잡음 세기의 평균
    Figure pat00141
    및, Swerling Case2 또는 Swerling Case4 표적 수신 신호 세기의 표준편차
    Figure pat00142
    에 근거하여 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균
    Figure pat00143
    를 산출하는 제3-1 단계; 및,
    [수학식]
    Figure pat00144

    하기 수학식에 근거하여 요구되는 SCR을 산출하는 제3-2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 방법.
    [수학식]
    Figure pat00145

    여기서
    Figure pat00146
    는 표적 신호 세기의 절대값 제곱의 평균,
    Figure pat00147
    는 클러터와 잡음 세기의 평균임.
  13. 제12항에 있어서, 상기 표적 수신 신호 세기의 표준편차는,
    Swerling Case2 표적 수신 신호인 경우 하기 수학식에 따라 산출되고,
    [수학식]
    Figure pat00148

    Swerling Case4 표적 수신 신호인 경우 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템 분석 방법.
    [수학식]
    Figure pat00149

    여기서
    Figure pat00150
    은 표적 신호 세기의 절대값 제곱(
    Figure pat00151
    )의 표준편차를 의미하고, N은 레이더에서 사용되는 펄스 개수를 의미함.
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