KR20220089949A - 표적 고도 산출 방법 및 장치 - Google Patents

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유성진
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Abstract

본 명세서는 복수의 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 레이더 가상안테나를 포함하는 표적 고도 산출 장치를 통해 표적의 고도를 산출하는 방법으로서, 상단 안테나와 하단 안테나로 분류되어 어긋난 2열 선형으로 배치된 한 쌍의 가상안테나를 통해 표적에 반사된 전자파를 수신하는 단계; 상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하는 단계; 및 상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하는 단계를 포함하는, 표적 고도 산출 방법에 대해 개시한다.

Description

표적 고도 산출 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CALCULATING TARGET ALTITUDE}
본 발명은 표적의 고도를 산출하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 레이더 가상안테나를 포함하는 표적 고도 산출 장치를 통해 표적의 고도를 산출하는 방법에 관한 것이다.
레이더는 송신안테나를 통해 전자파를 방사하고, 표적에 의해 산란된 반사 신호를 수신안테나를 통해 수신한 뒤 레이더 신호 처리 과정을 거쳐 표적까지의 거리를 획득하는 센서이다. 표적까지의 거리를 획득하기 위해서는 카메라, 라이다 등과 같은 센서들도 많이 이용되지만 레이더는 빛이 전혀 없는 야간이나 눈과 비가 많이 내리는 악천후에도 정상적으로 작동하는 센서로써 카메라 및 라이다가 기능을 발휘하지 못하는 환경에서도 활용할 수 있다.
레이더로부터 전파된 신호가 표적을 맞고 되돌아오는 시간을 관측하면 레이더로부터 표적까지 떨어진 거리(range)를 획득할 수 있다. 표적이 레이더의 정면 방향이 아닌 특정 방위각(azimuth angle)과 고도각(elevation angle)을 갖는 곳에 위치한 경우, 표적의 방위각과 고도각을 추정하기 위해 방위 방향과 고도 방향으로 안테나 요소(antenna element)가 배치된 2차원 배열안테나가 필요하다. 안테나 배열의 길이가 길고 안테나 요소수가 많을수록 보다 고해상도의 각도 추정이 가능하다. 하지만, 안테나의 수가 많아질 경우 레이더 센서의 부피가 증가하고 레이더 시스템의 복잡도가 증가하므로 다중입출력(MIMO) 기술을 활용하여 적은 수의 송신안테나, 수신안테나로 보다 많은 수의 가상안테나를 생성하여 이를 이용하는 기술이 통상적으로 활용되고 있다.
다만, 다중입출력(MIMO) 레이더의 경우에도 운용할 수 있는 가상안테나의 수는 제한적이고, 가상안테나를 고도 방향과 방위 방향 중 어느 방향으로 많이 배치하는지에 따라 각 방향의 해상도가 결정된다. 동일한 수의 가상안테나를 통해 표적의 방위 방향과 고도 방향 정보를 획득할 경우 방위 방향 해상도와 고도 방향의 해상도는 트레이드 오프(trade off) 관계를 갖게된다. 따라서, 통상적인 방법에 따라 방위각과 고도각을 산출할 경우 어느 한쪽의 해상도에 치우치게 될 수 있고, 양쪽 모두의 해상도를 높게 획득하려면 전술하였듯이 레이더 센서의 부피가 증가하고, 레이더 시스템의 복잡도가 증가하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 높은 방위 해상도를 유지하면서 표적의 고도 정보를 획득하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 고도 산출 방법은, 복수의 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 레이더 가상안테나를 포함하는 표적 고도 산출 장치를 통해 표적의 고도를 산출하는 방법으로서, 상단 안테나와 하단 안테나로 분류되어 어긋난 2열 선형으로 배치된 한 쌍의 가상안테나를 통해 표적에 반사된 전자파를 수신하는 단계; 상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하는 단계; 및 상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 다중입출력 레이더 가상안테나는, 복수의 송신안테나 및 복수의 수신안테나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하는 단계는, 표적에 의해 반사된 전자파의 지연 시간을 활용하여 거리 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하는 단계는, 상단 안테나와 하단 안테나 각각의 위치 정보에 기반하여 거리 정보를 도출하는 구 방정식(sphere equation)을 적용하는 단계; 및 상기 구 방정식에서 거리 정보를 상단 안테나와 하단 안테나에서 산출한 표적의 위상 차이에 대한 정보로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 표적의 고도 정보를 포함한 표적의 위치 정보를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 활용하여 3차원 포인트 스캐터러(point scatterer) 형태로 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 고도 산출 장치는 복수의 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 레이더 가상안테나를 포함하는 표적 고도 산출 장치로서, 프로세서; 및 상기 프로세서를 통해 실현되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 상단 안테나와 하단 안테나로 분류되어 어긋난 2열 선형으로 배치된 한 쌍의 가상안테나를 통해 표적에 반사된 전자파를 수신하도록 하는 명령; 상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하도록 하는 명령; 및 상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 다중입출력 레이더 가상안테나는, 복수의 송신안테나 및 복수의 수신안테나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하도록 하는 명령은, 표적에 의해 반사된 전자파의 지연 시간을 활용하여 거리 정보를 획득하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
한편, 상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하도록 하는 명령은, 상단 안테나와 하단 안테나 각각의 위치 정보에 기반하여 거리 정보를 도출하는 구 방정식(sphere equation)을 적용하도록 하는 명령; 및 상기 구 방정식에서 거리 정보를 상단 안테나와 하단 안테나에서 산출한 표적의 위상 차이에 대한 정보로 변환하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 표적의 고도 정보를 포함한 표적의 위치 정보를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 활용하여 3차원 포인트 스캐터러(point scatterer) 형태로 표시하도록 하는 명령을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방위해상도 손실 없이 표적의 고도 정보를 획득하여, 높은 방위 해상도가 요구되는 동시에 표적의 고도 정보를 보조적으로 요구하는 레이더 시스템에 활용할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 가상안테나 배열에 따른 해상도를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 가상안테나 배열의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 고도 산출 방법의 동작 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 고도 산출 방법의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 표적 고도 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a, 도 6b, 도6c, 도6d, 도6e 및 도6f는 본 발명의 표적 고도 산출 방법을 적용하지 않고 표적의 위치 정보를 표시한 예시도이다.
도 7a, 도 7b, 도7c, 도7d, 도7e 및 도7f는 본 발명의 표적 고도 산출 방법을 적용하여 표적의 위치 정보를 표시한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 고도 산출 장치의 블록 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 가상안테나 배열에 따른 해상도를 설명하기 위한 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참고하면, 다중입출력 레이더 가상안테나 배치에 따른 각 방향의 각도 해상도 변화를 알 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서 점으로 표현된 것은 가상안테나를 의미할 수 있다.
도 1a와 같이 다중입출력 레이더 가상안테나를 방위 방향(가로 방향)과 고도 방향(세로 방향)으로 동일하게 배치할 경우 각 방향의 각도 해상도는 동일한 수치를 가질 수 있다. 한편, 도 1b와 같이 방위 방향으로 가상안테나를 많이 배치할 경우 고도각 해상도는 감소하지만 방위각 해상도는 향상될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 가상안테나 배열의 예시도이다.
도 2a 및 도 2b는 4개의 송신안테나와 4개의 수신안테나를 이용하여 총 16개의 가상안테나를 형성하고, 가상안테나를 배치한 예시도이다. 16개의 가상안테나를 이용하는 것은 하나의 예시일 뿐, 본 명세서에서 서술하는 레이더 시스템의 가상안테나의 개수는 이에 한정되지 않는다.
한편, 다중입출력 레이더 시스템에서 가상안테나의 수는 송신안테나 수와 수신안테나 수의 곱으로 결정될 수 있다. 또한, 가상안테나의 위치는 송신안테나와 수신안테나의 배치 관계에 의해 결정될 수 있고, 송신 안테나와 수신 안테나를 적절히 배치하여 가상안테나를 도 2a 및 도2b와 같은 형태로 배치할 수 있다.
도 2a및 도2b에서 가로 방향은 레이더의 방위 방향, 세로 방향을 고도 방향으로 가정하면, 도 2a와 같이 가상안테나를 모두 방위 방향(가로 방향)으로 배치할 경우 방위 해상도가 최대가 될 수 있다. 다만, 이러한 배치의 경우 표적의 고도 정보를 획득할 수 없다. 한편, 도 2b의 와 같이 가상안테나를 어긋난 2열 선형으로 배치할 경우 최대 방위해상도를 가지면서 표적의 고도 정보를 획득할 수 있다. 도 2b는 본 발명에서 제안하는 가상안테나의 배열 형태이기도 하다. 다만, 본 발명에서 제안하는 가상안테나의 배열 형태, 가상안테나의 수는 이에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 고도 산출 방법의 동작 순서도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 고도 산출 방법은, 복수의 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 레이더 가상안테나를 포함하는 표적 고도 산출 장치를 통해 표적의 고도를 산출하는 방법으로서, 상단 안테나와 하단 안테나로 분류되어 어긋난 2열 선형으로 배치된 한 쌍의 가상안테나를 통해 표적에 반사된 전자파를 수신하는 단계(S110)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 다중입출력 레이더 가상안테나는, 복수의 송신안테나 및 복수의 수신안테나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하는 단계는, 표적에 의해 반사된 전자파의 지연 시간을 활용하여 거리 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하는 단계는, 상단 안테나와 하단 안테나 각각의 위치 정보에 기반하여 거리 정보를 도출하는 구 방정식(sphere equation)을 적용하는 단계; 및 상기 구 방정식에서 거리 정보를 상단 안테나와 하단 안테나에서 산출한 표적의 위상 차이에 대한 정보로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 표적의 고도 정보를 포함한 표적의 위치 정보를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 활용하여 3차원 포인트 스캐터러(point scatterer) 형태로 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 고도 산출 방법의 개념도이다.
도 4를 참고하면, 도 2b의 상단 안테나 1개와 하단 안테나 1개를 한 쌍으로 구성하여 두 개의 가상안테나를 이용하여 표적의 고도 정보를 획득하는 방법을 알 수 있다.
도 4에서 x축은 방위 방향, y축은 거리 방향, z축은 고도 방향이라고 가정할 수 있다. 한편, S1의 위치((x1, 0, z1))는 하단 안테나의 위치를 의미할 수 있고, S2는 상단 안테나의 위치((x2, 0, z2))를 의미할 수 있고, T는 표적의 위치((0, yt, zt))를 의미할 수 있다. 한편, d1은 상단 안테나와 하단 안테나의 가로 방향 거리 간격을 의미할 수 있고, d2는 상단 안테나와 하단 안테나의 세로 방향 거리 간격을 의미할 수 있다.
각각의 가상안테나가 전자파를 방사 후, 표적을 맞고 되돌아오는 신호의 지연시간을 측정하여 각각의 가상 안테나로부터 거리정보 r1와 r2를 산출할 수 있다. 이 때, r1과 r2를 활용하면 표적의 고도 정보를 획득할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 거리 정보를 도출하는 구 방정식(sphere equation)을 적용하여 표적의 고도 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 활용되는 구 방정식은 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
각각의 구의 방정식은 표적의 좌표 (0, yt, zt)를 공통적으로 가질 수 있고, 표적의 좌표를 수학식 1에 입력할 수 있고, 이를 정리하면 수학식 2와 같다.
Figure pat00002
수학식 2를 표적의 고도 정보인 zt에 대해 정리하면 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
여기서, 가상안테나의 좌표 정보와 각 가상안테나에서 관측된 표적까지의 거리정보들을 이용하여 표적의 높이 정보(고도 정보)를 획득할 수 있다. 다만, 실제 레이더 시스템의 파라미터를 고려할 경우, 수학식 3을 그대로 활용할 수 없다. 예를 들어, 중심 주파수가 79GHZ(기가헤르츠)이고, 대역폭이 4GHZ(기가헤르츠)를 이용하는 차량용 레이더 시스템을 고려하면, 전파의 파장은 38mm(밀리미터)가 되고, 거리 해상도는 3.75cm(센티미터)일 수 있다. 따라서, S1과 S2 위치에 배치된 가상안테나에서 관측되는 표적까지의 거리 r1 및 r2는 거의 동일한 값을 갖게 되고, 결국 수학식 3에서 표적의 고도 정보를 산출할 경우 0(영)에 가까운 수치를 획득하게 된다.
본 발명에서는 각 가상안테나에서 표적까지의 거리 차이 대신 위상 차이를 활용하여 표적의 고도 정보를 산출할 수 있다. 예를 들어, 수학식 3에서 각 가상안테나로부터 표적까지의 거리 차이(r1-r2)를 위상 차이로 변형하고, r1및 r2는 거의 차이가 나지 않으므로 (r1+r-2)/2를 좌표축의 원점으로부터 표적까지의 거리인 r--0로 변형하여- 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
따라서, 상단 배열의 가상안테나(상단 안테나) 1개와 하단 배열의 가상안테나(하단 안테나) 1개에서 획득한 신호의 위상 차이 정보와 각 가상안테나의 좌표 정보를 수학식 4에 대입하면 레이더 전방 표적의 고도 정보를 획득할 수 있다. 즉, 상단 안테나 1개와 하단 안테나 1개를 한 쌍으로 구성할 경우 표적의 고도 정보를 산출할 수 있으므로 이를 전체 가상 안테나 배열에 확대 적용함으로써 레이더 전방 전체 영상에 대해 표적의 고도 정보를 획득할 수 있다.
도 5는 본 발명의 표적 고도 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 가상안테나 쌍을 구성할 경우 좌측 가상안테나 쌍에서 획득한 표적의 고도 정보와 우측 가상안테나 쌍에서 획득한 표적의 고도 정보를 조합하여, 전방 전체 표적의 고도 정보를 획득할 수 있음을 알 수 있다.
도 6a, 도 6b, 도6c, 도6d, 도6e 및 도6f는 본 발명의 표적 고도 산출 방법을 적용하지 않고 표적의 위치 정보를 표시한 예시도이고, 도 7a, 도 7b, 도7c, 도7d, 도7e 및 도7f는 본 발명의 표적 고도 산출 방법을 적용하여 표적의 위치 정보를 표시한 예시도이다.
도 6a 내지 도 6f 및 도 7a 내지 도 7f를 참고하면, 본 발명의 표적 고도 산출 방법을 적용하지 않고 표적의 위치를 정보를 표시하는 경우와 본 발명의 표적 고도 산출 방법을 적용하여 표적의 위치를 정보를 표시한 경우 모두 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 획득하였음을 알 수 있다. 즉, 표적의 고도 정보를 포함한 표적의 위치 정보를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 활용하여 3차원 포인트 스캐터러(point scatterer) 형태로 표시하였음을 알 수 있다.
여기서, 표적의 거리 해상도는 레이더 시스템의 대역폭에 의해 결정되고, 충분한 대역폭을 사용할 경우 높은 거리 해상도를 확보할 수 있다. 도 6a 내지 도 6f는 충분히 높은 대역폭을 활용하고 있고, 거리 방향은 고해상도의 3차원 포인트 스캐터러 형성 결과를 표시하고 있다. 다만, 방위방향과 고도 방향으로 배치된 가상안테나의 수가 모두 부족한 상황이므로 두 방향 모두 낮은 해상도를 표시한다.
다만, 도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따라 가상안테나를 어긋난 2열 선형으로 배치하고, 표적의 거리정보와 방위정보는 FFT 기법을 이용하여 획득하고, 고도 정보는 본 발명의 고도 산출 방법에 따라 획득하여 3차원 포인트 스캐터러 형성 결과를 표시하고 있다. 이를 참고하면, 본 발명은 본 발명을 적용하지 않았을 때보다 높은 방위해상도와 높은 고도해상도를 동시에 만족하는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 고도 산출 장치의 블록 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 고도 산출 장치(100)는 프로세서(110) 및 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령 및 명령 수행의 결과를 저장하는 메모리(120) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(130)를 포함할 수 있다.
표적 고도 산출 장치(100)는 또한, 입력 인터페이스 장치(140), 출력 인터페이스 장치(150), 저장 장치(160) 등을 더 포함할 수 있다. 표적 고도 산출 장치(100)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(Bus)(170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(110)는 메모리(120) 및 저장 장치(160) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(110)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(120) 및 저장 장치(160) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
저장 장치(160)는 본 발명에서 활용되는 구의 방정식, 가상안테나의 위치 정보, 가상안테나의 어긋난 2열 선형 배치 형태, 가상안테나의 수, 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 표적의 고도 정보를 저장할 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 명령은, 상단 안테나와 하단 안테나로 분류되어 어긋난 2열 선형으로 배치된 한 쌍의 가상안테나를 통해 표적에 반사된 전자파를 수신하도록 하는 명령; 상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하도록 하는 명령; 및 상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하도록 하는 명령은, 표적에 의해 반사된 전자파의 지연 시간을 활용하여 거리 정보를 획득하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
한편, 상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하도록 하는 명령은, 상단 안테나와 하단 안테나 각각의 위치 정보에 기반하여 거리 정보를 도출하는 구 방정식(sphere equation)을 적용하도록 하는 명령; 및 상기 구 방정식에서 거리 정보를 상단 안테나와 하단 안테나에서 산출한 표적의 위상 차이에 대한 정보로 변환하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 명령은 표적의 고도 정보를 포함한 표적의 위치 정보를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 활용하여 3차원 포인트 스캐터러(point scatterer) 형태로 표시하도록 하는 명령을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(Internetpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 레이더 가상안테나를 포함하는 표적 고도 산출 장치를 통해 표적의 고도를 산출하는 방법으로서,
    상단 안테나와 하단 안테나로 분류되어 어긋난 2열 선형으로 배치된 한 쌍의 가상안테나를 통해 표적에 반사된 전자파를 수신하는 단계;
    상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하는 단계를 포함하는, 표적 고도 산출 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 다중입출력 레이더 가상안테나는,
    복수의 송신안테나 및 복수의 수신안테나를 포함하는, 표적 고도 산출 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하는 단계는,
    표적에 의해 반사된 전자파의 지연 시간을 활용하여 거리 정보를 획득하는 단계를 포함하는, 표적 고도 산출 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하는 단계는,
    상단 안테나와 하단 안테나 각각의 위치 정보에 기반하여 거리 정보를 도출하는 구 방정식(sphere equation)을 적용하는 단계; 및
    상기 구 방정식에서 거리 정보를 상단 안테나와 하단 안테나에서 산출한 표적의 위상 차이에 대한 정보로 변환하는 단계를 포함하는, 표적 고도 산출 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    표적의 고도 정보를 포함한 표적의 위치 정보를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 활용하여 3차원 포인트 스캐터러(point scatterer) 형태로 표시하는 단계를 더 포함하는, 표적 고도 산출 방법.
  6. 복수의 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 레이더 가상안테나를 포함하는 표적 고도 산출 장치로서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서를 통해 실현되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상단 안테나와 하단 안테나로 분류되어 어긋난 2열 선형으로 배치된 한 쌍의 가상안테나를 통해 표적에 반사된 전자파를 수신하도록 하는 명령;
    상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하도록 하는 명령; 및
    상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하도록 하는 명령을 포함하는, 표적 고도 산출 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 다중입출력 레이더 가상안테나는,
    복수의 송신안테나 및 복수의 수신안테나를 포함하는, 표적 고도 산출 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 전자파를 분석하여 상기 한 쌍의 가상안테나로부터 표적까지의 거리 정보 및 위상 정보를 획득하도록 하는 명령은,
    표적에 의해 반사된 전자파의 지연 시간을 활용하여 거리 정보를 획득하도록 하는 명령을 포함하는, 표적 고도 산출 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 한 쌍의 가상안테나의 위치 정보 및 상기 거리 정보 및 위상 정보로부터 표적의 고도 정보를 산출하도록 하는 명령은,
    상단 안테나와 하단 안테나 각각의 위치 정보에 기반하여 거리 정보를 도출하는 구 방정식(sphere equation)을 적용하도록 하는 명령; 및
    상기 구 방정식에서 거리 정보를 상단 안테나와 하단 안테나에서 산출한 표적의 위상 차이에 대한 정보로 변환하도록 하는 명령을 포함하는, 표적 고도 산출 장치.
  10. 청구항 6에 있어서,
    표적의 고도 정보를 포함한 표적의 위치 정보를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 활용하여 3차원 포인트 스캐터러(point scatterer) 형태로 표시하도록 하는 명령을 더 포함하는, 표적 고도 산출 장치.
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