KR20220008137A - 레이더의 고도 오차 자동보상 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 기준거리에서 주안테나와 피아식별 안테나 각각에서 표적까지의 고도값을 측정하며, 각각 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 단계, 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 단계, 측정된 고도값에 대하여 거리별 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하고, 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 단계 및 기준고도 오차값을 모니터링하여 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 단계를 포함하는 고도 오차 자동보상 방법을 제안한다.

Description

레이더의 고도 오차 자동보상 방법 및 장치{Method and Apparatus for compensating altitude error of radar}

본 발명은 고도 오차 자동보상 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 레이더가 사용되는 기상에 따른 고도 오차 자동보상 방법 및 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

레이더는 전자기파를 방사하고 표적으로부터 반사된 신호를 이용하여 표적을 탐지하는 장치이다. 레이더는 주기적으로 회전하면서 대상체를 탐지하며, 장거리를 탐지하는 레이더는 높은 출력과 수신 감도로 동작한다.

종래에는 레이더를 통해 표적을 탐지 또는 추적 시 기상의 영향을 고려하기 위하여 거리, 고도차가 주어지면 각도 Bias로 보상하는 기능이 있었으며, 보상을 하기 위해서 사용자가 수동으로 거리, 고도차를 입력해야 하는 문제가 있다.

또한, 레이더를 통해 표적을 탐지 또는 추적 시 고도는 거리에 따른 고각 보정을 수행하기 때문에 저고도 항공기에 대하여 고도 오차가 크게 발생하는 문제가 있으며, 기상에 의한 오차는 시시각각 변하기 때문에 사용자가 상시 모니터링을 해야 하는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기상현상에 의해 발생되는 오차를 보정하기 위해 계산된 고도간 오차를 산출하여 임의의 거리에서 보정하며, 오차를 지속적으로 모니터링하여 자동으로 고도 오차를 보정하는데 발명의 주된 목적이 있다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 본 발명은 기준거리에서 주안테나와 피아식별 안테나 각각에서 표적까지의 고도값을 측정하며, 상기 각각 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 단계, 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 단계, 상기 측정된 고도값에 대하여 상기 거리별 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하고, 상기 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 단계 및 상기 기준고도 오차값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 단계를 포함하는 고도 오차 자동보상 방법을 제안한다.

바람직하게는, 상기 각각 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 단계는, 측정 거리 범위를 지정하여 상기 기준거리를 생성하는 단계 및 상기 기준거리에서 상기 주안테나에서 측정된 제1 고도값 및 상기 피아식별 안테나에서 측정된 제2 고도값을 비교하여 상기 기준고도 오차값을 산출하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 기준거리를 생성하는 단계는, 상기 측정 거리 범위 이내에서 상기 기준거리를 지정하며, 상기 측정 거리 범위는 체계 최대탐지거리의 최소비율에서 최대비율까지로 지정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 고도값 및 상기 제2 고도값을 비교하여 상기 기준고도 오차값을 산출하는 단계는, 상기 표적에 대하여 상기 주안테나 및 상기 피아식별 안테나에서 각각 측정된 제1 고도값 및 상기 제2 고도값의 차를 통해 상기 기준고도 오차값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 단계는, 상기 측정 거리 범위 이내에서 지정된 기준거리 및 상기 주안테나에서 측정된 거리에 상기 기준고도 오차값을 이용하여 상기 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 보상 모델은 주안테나에서 측정된 거리의 제곱을 상기 기준거리로 나눈 값에 상기 기준고도 오차값을 곱한 값을 통해 상기 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 단계는 상기 주안테나가 산출한 고각으로 인해 산출된 고도와 상기 고도오차 보상값을 합하여 고도를 보상하고, 상기 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 단계는, 상기 기준고도 오차값을 누적하여 관리하는 단계 및 상기 기준고도 오차값이 기 설정된 기준을 넘는 경우, 지정된 영역에서의 기준고도 오차값의 고도오차 보상을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 표적에 전자기파를 송신하고 반사된 전자기파를 수신하여, 상기 표적까지의 거리와 상기 표적과 이루는 고각을 산출하는 안테나 장치 및 상기 안테나 장치에 연결되어 상기 표적까지의 거리에 관한 데이터와 고도에 관한 데이터를 기반으로 상기 거리에 따른 기준고도 오차값을 산출하고, 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하고, 상기 측정된 고도값에 대하여 상기 거리별 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하고, 상기 보상된 고도를 출력값으로 출력하고, 상기 기준고도 오차값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 고도 오차 자동보상 장치를 포함하는 레이더 시스템을 제안한다.

바람직하게는, 상기 안테나 장치는, 주안테나 및 피아식별 안테나를 포함하고, 기준거리에서 상기 주안테나와 상기 피아식별 안테나 각각에서 고도값을 측정하며, 상기 고도 오차 자동보상 장치는, 상기 주안테나와 상기 피아식별 안테나 각각에서 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 기준고도 오차값 산출부, 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 고도오차 보상값 산출부, 상기 측정된 고도값에 대하여 상기 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하여 출력값으로 출력하는 고도 보상부 및 상기 출력값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 오차 조정부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 기준고도 오차 산출부는, 측정 거리 범위를 지정하여 상기 기준거리를 생성하고, 상기 기준거리에서 상기 주안테나에서 측정된 제1 고도값 및 상기 피아식별 안테나에서 측정된 제2 고도값을 비교하여 상기 기준고도 오차값을 산출하고, 상기 기준거리는 상기 측정 거리 범위 이내에서 지정되며, 상기 측정 거리 범위는 체계 최대탐지거리의 최소비율에서 최대비율까지로 지정되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기준고도 오차값은, 상기 표적에 대하여 상기 주안테나 및 상기 피아식별 안테나에서 각각 측정된 제1 고도값 및 상기 제2 고도값의 차를 통해 산출되고, 상기 거리별 고도오차 보상값은 상기 측정 거리 범위 이내에서 지정된 기준거리 및 상기 주안테나에서 측정된 거리에 상기 기준고도 오차값을 이용하여 산출되고, 상기 오차 조정부는 상기 기준고도 오차값을 누적하여 관리하고, 상기 기준고도 오차값이 기 설정된 기준을 넘는 경우, 지정된 영역에서의 기준고도 오차값의 고도오차 보상을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 주안테나와 피아식별 안테나 각각에서 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 기준고도 오차값 산출부, 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 고도오차 보상값 산출부, 상기 측정된 고도값에 대하여 상기 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하여 출력값으로 출력하는 고도 보상부 및 상기 출력값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 오차 조정부를 포함하는 고도 오차 자동보상 장치를 제안한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 안테나를 통해 획득된 고도의 오차 보상값을 산출하여 적용하여 획득한 고도의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 사용자가 수동으로 데이터를 입력하거나 모니터링하지 않고 자동으로 처리함에 따라 시간적인 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도 오차 자동보상 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도 오차 자동보상 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템을 통한 고정 정확도 향상을 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 발명은 레이더의 고도 오차 자동보상 방법 및 장치에 관한 것이다.

레이더 시스템(10)은 반사되는 전파를 이용하여 장거리를 탐지하며, 대기굴절의 영향으로 고도오차가 발생하게 된다. 레이더 시스템(10)은 이러한 영향 중 기상현상에 의한 오차를 보정하기 위하여 모드C를 갖는 항공기의 고도와 반사되는 전파의 수신각으로 계산된 고도간 오차를 산출하여 임의 거리에서도 보정 가능한 방법을 제시한다. 또한, 주어진 보정방법에 의한 오차를 지속적으로 모니터링하여 자동으로 고도보정을 적용하는 방법을 제시한다.

고도 오차 자동보상 장치 및 방법은 레이더에 적용되어 운용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이더 시스템(10)은 주기적으로 회전하면서 일정 거리, 일정 각도, 일정 고도 등을 탐지하며, 전자기파를 방사하고, 반사된 전자기파를 수신하여 표적을 분석하고 탐지하는 장치이다.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고도 오차 자동보상 방법을 나타내는 흐름도이다. 고도 오차 자동보상 방법은 고도 오차 자동보상 장치를 통해 구현되고, 수행될 수 있다.

고도 오차 자동보상 방법은 기준거리에서 주안테나와 피아식별 안테나 각각에서 표적까지의 고도값을 측정하며, 각각 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 단계(S100), 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 단계(S200), 측정된 고도값에 대하여 거리별 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하고, 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 단계(S300) 및 기준고도 오차값을 모니터링하여 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 단계(S400)를 포함한다.

기준거리에서 주안테나와 피아식별 안테나 각각에서 표적까지의 고도값을 측정하며, 각각 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 단계(S100)는 측정 거리 범위를 지정하여 기준거리를 생성하는 단계(S110) 및 기준거리에서 주안테나에서 측정된 제1 고도값 및 상기 피아식별 안테나에서 측정된 제2 고도값을 비교하여 상기 기준고도 오차값을 산출하는 단계(S120)를 포함한다.

측정 거리 범위를 지정하여 기준거리를 생성하는 단계(S110)는 측정 거리 범위 이내에서 상기 기준거리를 지정할 수 있다. 여기서, 측정 거리 범위는 체계 최대탐지거리의 최소비율에서 최대비율까지로 지정될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 최소비율에서 최대비율까지로 지정되는 최대탐지거리는 레이더의 탐지 거리 중 표적을 확인하여 적군 또는 아군 여부를 확인하고 대응하기 위해 65% 이상으로 설정하며, 거리가 멀수록 오차가 커지기 때문에 88% 이하로 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정 거리 범위를 지정하여 기준거리를 생성하는 단계(S110)는 고도오차 보상을 위하여 먼저 측정거리를 지정할 수 있다. 측정거리는 측정거리 범위 이내에서 지정하며, 측정거리 범위는 체계 최대탐지거리의 최소비율에서 최대비율까지로 지정한다. 여기서, 측정거리는 기준거리이다.

최소비율에서 최대비율까지에서, 최소비율은 50% 내지 70%이고, 최대비율은 80% 내지 90%로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

기준거리에서 상기 주안테나에서 측정된 제1 고도값 및 상기 피아식별 안테나에서 측정된 제2 고도값을 비교하여 기준고도 오차값을 산출하는 단계(S120)는 표적에 대하여 주안테나 및 피아식별 안테나에서 각각 측정된 제1 고도값 및 제2 고도값의 차를 통해 기준고도 오차값을 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준거리에서 상기 주안테나에서 측정된 제1 고도값 및 상기 피아식별 안테나에서 측정된 제2 고도값을 비교하여 상기 기준고도 오차값을 산출하는 단계(S120)는 지정된 측정거리 범위 내에서 탐지된 항적에 대하여 주안테나와 피아식별안테나에서 각각 측정된 두 고도를 비교하여 기준오차를 산출한다. 여기서, 기준고도 오차값는 피아식별 안테나에서 측정된 고도에서 주안테나에서 측정된 고도를 뺀 값을 나타낸다. 여기서, 주안테나는 주안테나고, 피아식별 안테나는 피아식별 안테나다.

보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 단계(S200)는 측정 거리 범위 이내에서 지정된 기준거리 및 주안테나에서 측정된 거리에 기준고도 오차값을 이용하여 거리별 고도오차 보상값을 산출할 수 있다.

보상 모델은 주안테나에서 측정된 거리의 제곱을 상기 기준거리로 나눈 값에 상기 기준고도 오차값을 곱한 값을 통해 상기 거리별 고도오차 보상값을 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 단계(S200)는 주어진 보상방법에 오차를 입력하여 거리별 고도오차 보상값을 산출한다. 거리별 고도오차 보상값은 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

상술한 수학식 1에서, R0는 측정거리 범위 내에서 지정된 기준거리를 나타내고, R은 주안테나에서 측정된 거리를 나타낸다.

측정된 고도값에 대하여 거리별 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하고, 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 단계(S300)는 주안테나가 산출한 고각으로 인해 산출된 고도와 고도오차 보상값을 합하여 고도를 보상하고, 보상된 고도를 출력값으로 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정된 고도값에 대하여 거리별 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하고, 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 단계(S300)는 산출된 고도오차 보상값을 탐지 고각으로 인해 산출된 고도와 합하여 보상된 고도를 산출한다. 여기서, 보상된 고도는 산출된 고도와 고도오차 보상값을 합한 값으로 형성될 수 있다. 여기서 산출된 고도는 주안테나로부터 산출된 고도일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 피아식별 안테나로부터 산출된 고도일 수도 있다.

기준고도 오차값을 모니터링하여 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 단계(S400)는 기준고도 오차값을 누적하여 관리하는 단계(S410) 및 기준고도 오차값이 기 설정된 기준을 넘는 경우, 지정된 영역에서의 기준고도 오차값의 고도오차 보상을 수행하는 단계(S420)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준고도 오차값을 누적하여 관리하는 단계(S410)는 오차 보상 후 단계 S120에서 수행된 거리별 기준고도 오차값을 누적하여 관리할 수 있다. 여기서, 누적하여 관리는 거리별로 관리를 나타내며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준고도 오차값이 기 설정된 기준을 넘는 경우, 지정된 영역에서의 기준고도 오차값의 고도오차 보상을 수행하는 단계(S420)는 기준고도 오차값이 정해진 기준을 넘는다면 지정된 영역에서 고도오차 보상을 수행할 수 있다.

도 1 및 도 2에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 개재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 1 및 도 2에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고도 오차 자동보상 장치를 나타내는 도면이다.

레이더 시스템(10)은 안테나 장치(100) 및 고도 오차 자동보상 장치(200)를 포함한다.

안테나 장치(100)는 주안테나(110) 및 피아식별 안테나(120)를 포함한다. 안테나 장치(100)는 도 3에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

안테나 장치(100)는 표적에 전자기파를 송신하고 반사된 전자기파를 수신하여, 표적까지의 거리와 표적과 이루는 고각을 산출할 수 있다.

주안테나(110)는 기준 거리에서 제1 고도값을 측정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주안테나(110)는 레이더의 빔을 방사하고 수신하는 기능을 수행하며, 빔을 방사하는 면의 가로 및 세로는 구현되는 설계에 따라 적합한 수치의 길이로 설정될 수 있다. 주안테나(110)는 빔 수신 시간을 환산하여 표적과의 거리를 산출하고 수신 빔을 신호 처리하여 표적과 이루는 각도를 산출하며, 고도값을 산출할 수 있다.

피아식별 안테나(120)는 기준 거리에서 제2 고도값을 측정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 피아식별 안테나(120)는 레이더의 빔을 방사하고 수신하는 기능을 수행하며, 빔을 방사하고 수신하는 기능을 수행하며, 빔을 방사하는 면의 가로 및 세로는 구현되는 설계에 따라 적합한 수치의 길이로 설정될 수 있다. 피아식별 안테나(120)는 피아 식별구성(IFF, Identification Friend or Foe)을 포함하여 적군과 아군을 식별하여 표적을 탐지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주안테나(110)는 PSR(primary surveillance radar)로 구현될 수 있다. PSR은 신호의 반사 유무에 따라 신호를 분석해 항공기의 방위, 고도, 거리를 판단할 수 있다. 주안테나(110)는 PSR(primary surveillance radar) 플롯을 생성할 수 있다. PSR 플롯은 주안테나(110)에 의해 수집된 항공기 등의 항적에 관한 데이터이다. 본 설명에서 PSR 플롯은 제2 데이터라고 불릴 수 있다. 이하의 설명에서, 피아식별의 대상이 되는 항공기, 선박 등을 대상 물체라고 부르기로 한다. 구체적으로, 주안테나(110)는 대상 물체로 신호를 전송할 수 있다. 전송된 신호는 대상 물체에서 반사되어 다시 주안테나(110)로 수신될 수 있다. 주안테나(110)는 항공기에서 반사되어 수신된 반사 신호에 대하여 펄스 압축, 클러터 필터링, CFAR 탐지를 수행하여 대상 물체와의 거리, 대상 물체의 방위, 고각 정보 등을 추출할 수 있다. 대상 물체와의 거리, 대상 물체의 방위, 고각 정보 등을 HIT라 부를 수 있다. 주안테나(110)는 HIT를 HIT 간 거리, 방위, 고도 경계선에 따라 클러스터링함으로써 PSR 플롯을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, PSR 플롯은 거리, 방위, 고도, 수신 신호, 빔 번호 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 피아식별 안테나(120)는 SSR(secondary surveillance radar)로 구현될 수 있다. SSR은 호출기(interrogator)가 호출 신호를 발사하면 항공기 등의 응답기(transponder)가 호출 신호에 대응하는 응답 신호를 지상설비로 반송할 수 있다. 피아식별 안테나(120)는 SSR(secondary surveillance radar) 플롯을 생성할 수 있다. SSR 플롯은 피아식별 안테나(120)에 의해 수집된 대상 물체의 항적에 관한 데이터이다. 본 설명에서, SSR 플롯은 대상 물체의 운행 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로, 피아식별 안테나(120)는 항공기 측으로 호출 신호를 송신할 수 있다. 여기서 피아식별 안테나(120)는 상술한 SSR의 호출기에 구비된 안테나를 가리킬 수 있다. 항공기의 응답기에서 상기 호출 신호를 수신하면, 항공기는 그에 대한 응답 신호를 부안테나 측으로 전송할 수 있다. 응답 신호는 복수 개로서, 각각 다른 정보를 포함할 수도 잇고, 적어도 일부가 중복될 수도 있다. 피아식별 안테나(120)는 기 설정된 방식에 따라 수신된 응답 신호를 이용하여 SSR 플롯을 생성할 수 있다. 예를 들어, SSR 플롯은 상기 항공기의 식별 정보, 호출 신호의 모드에 관한 정보, 거리, 방위, 고도, 수신신호, SSR, SRL 등을 포함할 수 있다. 여기서, 호출 신호의 모드는, 모드 1, 모드2, 모드 3/A, 모드 C, 모드 S, 모드 4 등일 수 있다. 예를 들어, 모드 3/A은 군, 민항에서 공통으로 사용하는 것으로 대상 물체의 식별 코드를 얻기 위한 코드일 수 있고, 모드 C는 민항에서 사용하는 것으로 항공기의 고도 정보를 얻기 위한 신호를 가리킬 수 있다. 또한, 모드 S는 호출 신호를 수신한 복수의 대상 물체로부터 각각 응답 신호를 수신하는 경우, 응답 신호 간의 간섭을 최소화하기 위한 신호이다. 한편, SSR 플롯은 ASTERIX 포맷(예를 들어, ASTERIX CATEGORY 48 포맷)으로 저장될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

주안테나(110) 및 피아식별 안테나(120)를 통해 획득한 데이터를 취합하여 고도 오차 자동보상 장치(200)로 전송할 수 있다.

주안테나(110) 및 피아식별 안테나(120)는 도 4를 참조하여 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 안테나 장치를 나타내는 예시도이다.

안테나 장치(100)는 주안테나(110), 피아식별 안테나(120), 부엽 차단 안테나(132)를 포함하는 안테나부와 송수신 제어부(140), 각도 조절부(150), 구동부(160)를 포함한다.

피아식별 안테나(120), 주안테나(110), 부엽 차단 안테나(132)를 포함하는 안테나부는 표적 탐지를 위한 전자기파를 송신하고, 상기 송신된 전자기파가 반사되어 수신되며, 상기 전자기파의 방사 면적 조절이 가능하다.

주안테나(110)는 전자기파를 송신하고, 상기 송신된 전자기파가 외부로부터 반사되어 수신된다.

피아식별 안테나(120)는 전자기파를 송신하고, 상기 송신된 전자기파가 외부로부터 반사되어 수신된다.

부엽 차단 안테나(132)는 주안테나(110)와 연결되며, 주안테나(110)에서 송신되는 전자기파의 잡음을 억제하기 위한 빔 패턴을 형성한다.

또한, 안테나부는 주안테나(110)에 피아식별 안테나(120)를 결합하는 안테나 결합부(130)를 포함한다.

송수신 제어부(140)는 송수신되는 전자기파의 운용을 위한 송수신 제어신호를 상기 안테나부에 전달한다. 송수신 제어부(140)는 안테나부로 제어 명령을 송신하여 상기 안테나부의 위상을 조정하는 신호 제어부 및 안테나부로부터 데이터를 수신하여 상기 안테나부의 상태를 점검하는 점검 보정부를 포함한다.

각도 조절부(150)는 안테나부를 회전시키고 각도를 조절할 수 있다.

구동부(160)는 각도 조절부가 장착되며, 상기 안테나부를 회전 시킨다. 구동부(160)는 안테나부를 회전 시키기 위한 정회전 또는 역회전하는 모터 및 모터에 연동하여 운동하는 모터측 기어를 포함한다.

주안테나(110)는 레이더의 탐지 신호를 송수신하며, 방사되는 면적이 조절 가능하다. 안테나부 차량탑재 및 이동 시 도로 폭을 감안하여 힌지구조를 적용하는 것이 바람직하다.

주안테나(110)는 상기 구동부와 연결되는 베이스부(112), 베이스부(112)의 일측면에 연장되는 날개부(114, 116) 및 베이스부와 연결되며 상기 주안테나부가 회전 및 각도 조절이 가능하게 지지하는 지지부(118)를 포함한다.

날개부(114, 116)는 상기 베이스부에 절첩식 구조로 연결된다.

또한, 이동이 용이하도록 안테나 소자에 회전결합기를 적용한 구조를 갖는다. 전자빔조향 및 디지털빔형성을 위해 주안테나의 각 행에는 고출력 증폭기와 디지털 송수신기가 장착된다.

날개부(114, 116)는 베이스부(112)에 절첩식 구조로 연결될 수 있으며, 절첩식 구조 이외에도, 안테나의 방사면이 확장 가능한 슬라이드 구조, 길이 조절이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.

구동부(160)는 안테나부의 하단에 연결되어 상기 안테나 장치를 구동한다.

구동부(160)는 회전 시 안테나를 고정하며, 안테나를 일정한 주기로 회전할 수 있도록 한다. 구동부(160)에는 이중화된 모터를 포함하여, 모터 고장 시 즉시 대체할 수 있도록 한다. 또한 안테나의 회전각을 감지하는 센서를 장착하여 안테나 회전각을 인식할 수 있다.

각도 조절부(150)는 주안테나(110)와 구동부(160)를 연결하며, 주안테나(110)를 회전시키고 각도를 조절한다. 구체적으로, 구동부(160)로부터 상기 안테나부를 회전하고 상승시키기 위한 구동 신호를 수신하며, 상기 구동 신호를 수신하여 정회전 또는 역회전하는 모터(154) 및 모터에 연동하여 운동하는 모터측 기어를 포함한다.

안테나 받침대(152)는 각도 조절부(150)에 포함되며, 안테나 장치를 지탱하면서 회전 시 회전하는 역할을 수행한다. 안테나 받침대(152)와 안테나부는 별도의 힌지로 연결되며 모터(154)를 이용하여 안테나를 눕힐 수 있다.

안테나 결합부(130)는 ±5도로 회전이 가능하여 주안테나면과 피아식별 안테나의 전자기파 방사면 옵셋이 가능하다. 옵셋은 주안테나의 빔과 피아식별 안테나의 빔각도를 고려하여 설정하여 두 안테나 간 간섭을 줄일 수 있다.

주파수 옵셋(Frequency Offset)은 동일 주파수의 반송파를 송신하는 무선국을 많이 설치할 필요가 있을 경우, 수신 측의 장애를 방지하기 위해 반송파의 주파수를 약간 변경하여 송신할 수 있다. 이때 실제 사용 주파수와 약간 변경하여 사용하는 공칭 주파수 간의 차이이다. 예를 들어 A가 공칭 주파수이고, A보다 인위적으로 낮거나 높게 한 주파수를 B라 하면, 이 B주파수를 A주파수 오프셋이라 한다. 이러한 주파수 오프셋 기술은 텔레비전 방송이나 표준 주파수 송출 시 널리 활용되고 있다.

부엽 차단 안테나(132)는 주 안테나에 장착되고, 저잡음증폭기를 내장하여 수신잡음을 최소화할 수 있다.

송수신 제어부(140)는 안테나 장치를 제어하고, 장치의 상태를 취합하며, 점검 보정기능을 수행한다. 빔 송신 시는 송신 위상 보정값과 빔 조향값에 따라 각 송신기로 제어 명령을 송신하여 위상을 조정한다. 디지털 수신기로 수신된 디지털 데이터를 취합하여 데이터 형태로 신호처리 장치로 송신하는 기능을 수행한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고도 오차 자동보상 장치(200)는 기준거리에서 항공기의 기압고도와 레이더 탐지 고도를 탐지하고, 분석 거리별 보상값을 보상 모델로 산출하고, 측정된 고도값에 대하여 보상값 적용하여 보상 고도를 출력하고, 출력값을 모니터링하면서 오차가 증가하면 자동 조정할 수 있다.

고도 오차 자동보상 장치(200)는 안테나 장치(100)에 연결되어 표적까지의 거리에 관한 데이터와 고도에 관한 데이터를 기반으로 거리에 따른 기준고도 오차값을 산출하고, 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하고, 측정된 고도값에 대하여 상기 거리별 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하고, 보상된 고도를 출력값으로 출력하고, 기준고도 오차값을 모니터링하여 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정할 수 있다.

고도 오차 자동보상 장치(200)는 기준고도 오차값 산출부(210), 고도오차 보상값 산출부(220), 고도 보상부(230) 및 오차 조정부(240)를 포함한다 고도 오차 자동보상 장치(200)는 도 3에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고도 오차 자동보상 장치(200)는 처리부 및 버퍼를 포함할 수 있다. 처리부는 기준고도 오차값 산출부(210), 고도오차 보상값 산출부(220), 고도 보상부(230) 및 오차 조정부(240)로 구성될 수 있다. 버퍼는 기준고도 오차값 산출부(210), 고도오차 보상값 산출부(220), 고도 보상부(230) 및 오차 조정부(240)에서 처리된 값들을 저장할 수 있다.

기준고도 오차값 산출부(210)는 주안테나(110)와 피아식별 안테나(120) 각각에서 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출할 수 있다.

기준고도 오차값 산출부(210)는 측정 거리 범위를 지정하여 기준거리를 생성하고, 기준거리에서 주안테나(110)에서 측정된 제1 고도값 및 피아식별 안테나(120)에서 측정된 제2 고도값을 비교하여 기준고도 오차값을 산출할 수 있다. 여기서, 기준거리는 상기 측정 거리 범위 이내에서 지정될 수 있다. 측정 거리 범위는 체계 최대탐지거리의 최소비율에서 최대비율까지로 지정될 수 있다.

기준고도 오차값은 표적에 대하여 주안테나(110) 및 피아식별 안테나(120)에서 각각 측정된 제1 고도값 및 제2 고도값의 차를 통해 산출될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준고도 오차값은 피아식별 안테나(120)에서 측정된 고도에서 주안테나(110)에서 측정된 고도를 뺀 값을 나타낸다.

고도오차 보상값 산출부(220)는 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출할 수 있다.

상기 거리별 고도오차 보상값은 상기 측정 거리 범위 이내에서 지정된 기준거리 및 주안테나(110) 또는 피아식별 안테나(120)에서 측정된 거리에 기준고도 오차값을 이용하여 산출할 수 있다.

고도 보상부(230)는 측정된 고도값에 대하여 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하여 출력값으로 출력할 수 있다.

오차 조정부(240)는 출력값을 모니터링하여 기준고도 오차값을 모니터링하여 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정할 수 있다.

고도 오차 자동보상 장치(200)에 포함된 구성요소들이 도 3에서는 분리되어 도시되어 있으나, 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성 요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.

고도 오차 자동보상 장치(200)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.

고도 오차 자동보상 장치(200)는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템을 통한 고정 정확도 향상을 나타내는 그래프이다.

도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템을 통한 발생 고도오차 및 보상모델 출력값을 나타내는 그래프이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템을 통한 보상결과를 나타내는 그래프이다. 여기서, 도 5는 거리에 따른 고도차를 나타낸다.

레이더 시스템(10)은 기준 160NM에서 -3000 ft 보상 결과 도 5와 같은 고도정확도 향상이 이루어지는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고도는 보정전에 -1140 ft, 보정후에 -112 ft로 확인될 수 있다.

본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.

본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 레이더 시스템
100: 안테나 장치
200: 고도 오차 자동보상 장치

Claims (13)

1. 기준거리에서 주안테나와 피아식별 안테나 각각에서 표적까지의 고도값을 측정하며, 상기 각각 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 단계;
   보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 단계;
   상기 측정된 고도값에 대하여 상기 거리별 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하고, 상기 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 단계; 및
   상기 기준고도 오차값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 단계를 포함하는 고도 오차 자동보상 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 각각 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 단계는,
   측정 거리 범위를 지정하여 상기 기준거리를 생성하는 단계; 및
   상기 기준거리에서 상기 주안테나에서 측정된 제1 고도값 및 상기 피아식별 안테나에서 측정된 제2 고도값을 비교하여 상기 기준고도 오차값을 산출하는 단계를 포함하는 고도 오차 자동보상 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 기준거리를 생성하는 단계는,
   상기 측정 거리 범위 이내에서 상기 기준거리를 지정하며,
   상기 측정 거리 범위는 체계 최대탐지거리의 최소비율에서 최대비율까지로 지정되는 것을 특징으로 하는 고도 오차 자동보상 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 고도값 및 상기 제2 고도값을 비교하여 상기 기준고도 오차값을 산출하는 단계는,
   상기 표적에 대하여 상기 주안테나 및 상기 피아식별 안테나에서 각각 측정된 제1 고도값 및 상기 제2 고도값의 차를 통해 상기 기준고도 오차값을 산출하는 것을 특징으로 하는 고도 오차 자동보상 방법.
5. 제2항에 있어서,
   상기 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 단계는,
   상기 측정 거리 범위 이내에서 지정된 기준거리 및 상기 주안테나에서 측정된 거리에 상기 기준고도 오차값을 이용하여 상기 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 것을 특징으로 하는 고도 오차 자동보상 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 보상 모델은,
   주안테나에서 측정된 거리의 제곱을 상기 기준거리로 나눈 값에 상기 기준고도 오차값을 곱한 값을 통해 상기 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 것을 특징으로 하는 고도 오차 자동보상 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 단계는,
   상기 주안테나가 산출한 고각으로 인해 산출된 고도와 상기 고도오차 보상값을 합하여 고도를 보상하고, 상기 보상된 고도를 출력값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 고도 오차 자동보상 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 단계는,
   상기 기준고도 오차값을 누적하여 관리하는 단계; 및
   상기 기준고도 오차값이 기 설정된 기준을 넘는 경우, 지정된 영역에서의 기준고도 오차값의 고도오차 보상을 수행하는 단계를 포함하는 고도오차 자동보상 방법.
9. 표적에 전자기파를 송신하고 반사된 전자기파를 수신하여, 상기 표적까지의 거리와 상기 표적과 이루는 고각을 산출하는 안테나 장치; 및
   상기 안테나 장치에 연결되어 상기 표적까지의 거리에 관한 데이터와 고도에 관한 데이터를 기반으로 상기 거리에 따른 기준고도 오차값을 산출하고, 보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하고, 상기 안테나 장치에서 측정된 고도값에 대하여 상기 거리별 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하고, 상기 보상된 고도를 출력값으로 출력하고, 상기 기준고도 오차값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 고도 오차 자동보상 장치를 포함하는 레이더 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 안테나 장치는,
    주안테나 및 피아식별 안테나를 포함하고, 기준거리에서 상기 주안테나와 상기 피아식별 안테나 각각에서 고도값을 측정하며,
    상기 고도 오차 자동보상 장치는,
    상기 주안테나와 상기 피아식별 안테나 각각에서 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 기준고도 오차값 산출부;
    보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 고도오차 보상값 산출부;
    상기 측정된 고도값에 대하여 상기 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하여 출력값으로 출력하는 고도 보상부; 및
    상기 출력값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 오차 조정부를 포함하는 레이더 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 기준고도 오차 산출부는,
    측정 거리 범위를 지정하여 상기 기준거리를 생성하고, 상기 기준거리에서 상기 주안테나에서 측정된 제1 고도값 및 상기 피아식별 안테나에서 측정된 제2 고도값을 비교하여 상기 기준고도 오차값을 산출하고,
    상기 기준거리는 상기 측정 거리 범위 이내에서 지정되며,
    상기 측정 거리 범위는 체계 최대탐지거리의 최소비율에서 최대비율까지로 지정되는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
12. 제10항에 있어서,
    상기 기준고도 오차값은,
    상기 표적에 대하여 상기 주안테나 및 상기 피아식별 안테나에서 각각 측정된 제1 고도값 및 제2 고도값의 차를 통해 산출되고,
    상기 거리별 고도오차 보상값은 상기 측정 거리 범위 이내에서 지정된 기준거리 및 상기 주안테나에서 측정된 거리에 상기 기준고도 오차값을 이용하여 산출되고,
    상기 오차 조정부는 상기 기준고도 오차값을 누적하여 관리하고, 상기 기준고도 오차값이 기 설정된 기준을 넘는 경우, 지정된 영역에서의 기준고도 오차값의 고도오차 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
13. 주안테나와 피아식별 안테나 각각에서 측정된 고도값을 이용하여 기준고도 오차값을 산출하는 기준고도 오차값 산출부;
    보상 모델로 거리별 고도오차 보상값을 산출하는 고도오차 보상값 산출부;
    상기 측정된 고도값에 대하여 상기 고도오차 보상값을 적용하여 고도를 보상하여 출력값으로 출력하는 고도 보상부; 및
    상기 출력값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값을 모니터링하여 상기 기준고도 오차값의 오차가 증가하면 조정하는 오차 조정부를 포함하는 고도 오차 자동보상 장치.

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