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KR0167430B1 - 레이다 시스템 및 타겟 식별 방법 - Google Patents

레이다 시스템 및 타겟 식별 방법 Download PDF

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KR0167430B1
KR0167430B1 KR1019960019966A KR19960019966A KR0167430B1 KR 0167430 B1 KR0167430 B1 KR 0167430B1 KR 1019960019966 A KR1019960019966 A KR 1019960019966A KR 19960019966 A KR19960019966 A KR 19960019966A KR 0167430 B1 KR0167430 B1 KR 0167430B1
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KR
South Korea
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radar system
clutter
target
test function
amplitude
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KR1019960019966A
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English (en)
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KR970002381A (ko
Inventor
비. 쇼버 마이클
Original Assignee
도날드 알. 엘러만
휴우즈 미사일 시스템즈 캄파니
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Publication date
Application filed by 도날드 알. 엘러만, 휴우즈 미사일 시스템즈 캄파니 filed Critical 도날드 알. 엘러만
Publication of KR970002381A publication Critical patent/KR970002381A/ko
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Publication of KR0167430B1 publication Critical patent/KR0167430B1/ko

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Abstract

레이다 시스템(20)은 복수의 복귀 신호들의 진폭 및 각도 위치를 제공하는 레이다 수신기(22)를 포함한다. 컴퓨터(30)는 복수의 복귀 신호들의 진폭들 및 각도 위치들의 테스트 함수를 형성하여, 이 테스트 함수를 임계값과 비교한다. 임계값과 같거나 이보다 큰 값을 갖는 테스트 함수와 관련된 복귀신호들은 타겟들(26)인 것으로 결정되며, 그 보다 작은 값들을 갖는 복귀 신호들은 클러터(28)인 것으로 간주된다.

Description

레이다 시스템 및 타겟 식별 방법
제1도는 본 발명에 따른 레이다 시스템의 개략도.
제2도는 타겟의 극성를 알고 있을 때, 레이다 비디오 디스플레이 상에 나타난 모여있는 클러터를 갖는 장면을 도시한 도면.
제3도는 타겟의 극성을 모를 때, 레이다 비디오 디스플레이 상에 나타난 모여있는 클러터를 갖는 장면을 도시한 도면.
제4도는 레이다 신호 복귀 분석에서 사용된 도플러/레인지 맵.
제5도는 클러터 중의 타겟을 결정하는 방법에 대한 블록도.
제6도는 본 방식의 바람직한 실시예의 데이터 흐름을 도시한 도면.
제7도는 테스트 함수에 대한 제1실시예에 있어서 본 방식에 따른 판단 공간의 그래프.
제8도는 단순화한 가정을 행한 후의 본 발명에 따른 판단 공간의 그래프.
제9도는 본 방식이 사용된 때 타겟이 검출되나, 종래의 방식이 사용된 때 타겟이 검출되지 못한 영역을 표시하는 것으로서, 제7도의 경우와 유사한 판단 공간의 그래프.
제10도는 종래의 방식과 비교하여 본 방식을 이용하는 테스트 결과의 그래프.
제11도는 테스트 함수의 제1실시예에 대한 판단 공간의 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
18 : 미사일 20 : 레이다 시스템
22 : 레이다 트랜시버 24 : 대상물
26 : 타겟 28 : 클러터
30 : 컴퓨터 32 : 디스플레이
34 : 지상국 36 : 보어사이트
본 발명은 레이다 시스템에 관한 것으로, 특히 배경 클러터(clutter)에 밀접히 관련된 타겟들의 식별에 적합한 레이다 시스템에 관한 것이다.
레이다 시스템에서, 트랜시버(송신기/수신기)는 고주파 신호를 공중으로 송신한다. 송신된 신호가 대상물에 부딪힐 때, 반사 신호가 생성된다. 반사 신호의 일부는 트랜시버로 되돌아와 검출된다.
복귀 신호가 하나라면, 레이다 신호 분석은 단순하고 간단할 것이다. 실제로는 동시에 검출된 대량의 복귀 신호들이 있다. 복귀 신호들은 관련된 잠재 대상물, 즉 타겟이라 하는 것외에 폭넓게 다양한 지형에 의해서도 발생된다. 레이다 트랜시버가 저공 비행의 항공기 타겟을 추적하기 위해서 저궤도로 겨냥된다면, 언덕 및 나무, 집 등과 같은 지면 상의 자연적 및 인공 대상물로부터 작은 진폭의 복귀 신호가 또한 존재한다. 레이다 트랜시버가 고궤도로 겨냥된다면, 복귀 신호들은 새와 같은 자연 대상물로부터 그리고 물방울들, 헤일 등의 자연 현상으로부터 일어날 수 있다. 타겟으로부터의 복구 신호 외의 나타난 이들 복귀 신호들을 일반적으로 여기서 클러터'라 칭한다.
타겟 복귀 신호들이 클러터 복귀신호보다 휠씬 큰 진폭을 가질 때, 레이다 디스플레이 스크린을 시각적으로 검사할 동안 타겟 복귀 신호들의 외관에 의해서 이들이 클러터로부터 명백하게 구별될 수 있는 경우가 있다. 다른 경우에 이러한 시각적 구별은 용이하게 행해질 수 없으며, 또는 자동으로 클러터로부터 타겟을 구별하는 능력을 갖추는 것이 바람직하다. 군사 응용에서, 레이다는 사람의 보조가 전혀 없이 타겟들을 식별해야 하는 무인 미사일 내에 있을 수 있다. 비군사용 응용에서, 완전히 자동화된 항공기 착륙 시스템 및 사람의 제어를 위한 백업으로서 사용될 비행 제어기 시스템이 개발 중에 있다. 이러한 제어 시스템들은 자동화된 타겟 식별 레이다 시스템을 이용할 수 있을 것이다.
클러터 중에서 타겟들의 자동화된 식별을 위해 현재 가용한 한 방식으로서는 CFAR, 즉 일정 오 경보율 검출기 분석 기술을 이용한 레이다 시스템이 있다. 이 방식에서 복귀 신호의 진폭은 클러터와 관련된 배경 진폭값의 배가 되는 임계값과 비교된다. 복귀 신호가 이 임계값 이상이며, 복귀 신호는 클러터라기 보다 타겟인 것으로 판정된다. 사용할 수는 있으나, 종래의 CFAR기술은 예를 들면 지면 클러터와 혼합된 타겟의 경우,이 때의 타겟 및 클러터는 필적하는 레이다 복귀 신호 진폭을 갖는 이와 같은 실제 중요한 많은 경우, 클러터로부터 신뢰성있게 타겟들을 구별하지 못한다. 또 다른 방식에서, 타겟은 레인지 게이트 또는 도플러 필터링을 사용하여 클러터로부터 타겟이 분리된다. 타겟이 클러터에 가깝거나 이에 묻히게 될 경우, 레인지 게이팅 기술은 유용하지 못하다. 타겟이 트랜시버로부터 거의 일정한 거리에서 이동하고 있다면, 도플러 이용 기술은 타겟을 식별하는 데 실패하게 된다.
클러터로부터 타겟들을 신뢰성있게 구별하는 개선된 레이다 시스템에 대한 필요성이 있다. 본 발명은 이러한 필요성을 충족하는 것이며, 더욱이 관계된 이점을 제공한다.
본 발명은 다양한 환경에서 클러터로부터 타겟들을 구별하는 레이다 시스템 및 방법을 제공한다. 본 방식은 폭넓게 적용될 수 있지만, 클러터를 사용하여 타겟을 가릴려고 한 타겟과 같이, 클러터에 밀접히 관련된 타겟들을 검출하는 데 사용되는 레이다 시스템에서 특히 유용하다.
본 발명에 따라서, 레이다 시스템은 복수의 복귀 신호들의 진폭 및 각도 위치를 판정하기 위한 수단, 및 상기 복귀 신호들 중에서 타겟들 및 클러터를 식별하는 수단을 포함한다. 상기 식별 수단은 상기 복귀 신호들의 진폭 및 각도 위치 테스트 함수를 형성하는 수단, 및 상기 테스트 함수를 임계값과 비교하는 수단을 포함한다.
관련된 기술에서, 레이다 시스템에서 타켓 복귀 신호들을 식별하기 위한 방법은 적어도 하나의 잠재적인 타겟 및 클러터를 포함하는 복수의 레이다 복귀 신호들의 진폭 및 각도 위치값들을 제공하는 단계, 상기 복귀 신호들의 진폭 및 각도 위치들의 테스트 함수를 형성하는 단계, 및 상기 테스트 함수를 임계값과 비교하는 단계를 포함한다.
본 방식은 진폭 및 각도 위치 정보를 포함하는 테스트 함수를 포함하는 레이다 시스템을 이용하는 점에서 종래의 방식과 다르다. 많은 경우, 수평 가까이 비행하는 항공기에 근접한 지면 복귀 신호들의 경우와 같이 클러터 신호들은 다소 무리를 이루고 있다. 각도 위치 정보를 통한 방식에 포함되는 이러한 관찰은 클러터에 대한 타겟의 양호한 판별을 달성하는 데 도움이 된다.
테스트 함수는 진폭 및 각도 위치 정보의 결합(joint) 분포를 사용하여 발생 가능비 테스트를 형성함으로써 바람직하게 알 수 있다. 각도 위치 정보는 전방향에 면하고 있는 레이다 트랜시버를 갖는 미사일의 보어사이트와 같은 편리한 기준에 대하여 정해진다. 바림직한 경우로서, 테스트 함수는 A/B τ형태가 되며,
여기서
A=EXP-(θ-θ1/σ1)2×R/(R0 2+RT 2)×EXP-(R2/2(R0 2+RT 2)), 및
B=EXP-(θ-θ0/σ0)2×R/R0 2×EXP-(R2/2(R0 2))이며,
여기서, θ는 테스트 보귀 신호의 각도 위치, θ1은 조합된 타겟 및 클러터 복귀로부터의 기대 파워 중심, σ1은 θ0의 표준 편차, θ0는 클러터의 평균 각도, σ0은 θ0의 표준 편차, R은 테스트 복귀 신호의 진폭, RO 2은 클러터의 평균 파워, RT 2은 타겟의 기대 파워이다. 이러한 함수에 기초하여, 실제적으로 동일한 관계가 간이화한 가정 및 특정의 상황과 레이다 시스템에 관한 부가 정보를 사용하여 전개될 수 있다.
테스트 함수는 필요한 계산을 수행하도록 구성된 컴퓨터에 의해서 바람직하게 계산된다. 일단 테스트 함수가 계산되면, 복귀 신호들을 샘플링하고 상수로 곱하여 결정된 임계값과 비교된다. 테스트 함수가 이 임계값보다 크다면, 테스트된 복귀 신호는 타겟인 것으로 결론이 내려진다.
본 발명은 클러터 내에 타겟의 존재를 판정함에 있어 이전에 얻을 수 있는 것 보다 더 정확한 방식을 제공한다. 개선은 트랜시버에 관련하여 각도 관계에 관하여 클러터가 모여있을 때, 즉 일반적인 아닌 상황일 때 특히 유효하다. 본 방식은 레인지 게이팅이나 도플러 필터링에 의존하지 않으며, 따라서 트랜시버로부터 거리가 클러터와 거의 동일한 거리에 있으며 트랜시버를 향하여 또는 이와 멀어지게 이동하지 않는 타겟들을 검출하는 데 더 적합하다. 본 발명의 다른 특징 및 이점은 예를 들어 본 발명의 원리를 예시한 첨부한 도면에 따라 취해진, 다음의 본 발명의 실시예에 대한 보다 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
제1도는 표시된 안테나 주로브(mainlobe) 빔폭(시야에 대응)을 갖는 레이다 신호를 송신하며, 대상물(24)로부터 복귀 신호들을 수신하는 레이다 트랜시버(22)를 포함하는 레이다 시스템(20)이 갖추어진 미사일(18)를 도시한 것이다. 레이다 시스템은 선택된 레인지 대역 내에 놓인 대상물(24) 중에서만 선택을 허여하는 레인지 게이트로 동작하며, 레이다 신호 송신 후에 미리 선택된 시간 간격 내에 놓인 복귀 신호들을 생성하는 대상물들만을 선택함으로써 얻어진다. 레이다 시스템(20)의 동작에 있어서, 레인지 게이트는 작은 레인지와 큰 레인지 범위의 시야를 스캔하도록 시스템적으로 가변된다. 대상물(24)은 레인지 게이트 내에 놓인 타겟(26) 및 클러터(28)를 포함할 수 있다. 제1도는 명확성을 위해 클러터(28)로부터 잘 분리된 타겟(26)을 도시하고 있는 것이나, 많은 경우 타겟 복귀 신호는 이 타겟이 지면에 가깝게 비행하거나 지면 타겟일 때 클러터 복귀 신호에 매우 가깝거나, 이에 혼합될 수도 있다.
복귀 신호들은 이들을 디지털화하는 컴퓨터(30)에 제공되며, 선택적으로는 디스플레이(32)로 제공된다. 많은 경우, 레이다 시스템(20)은 이것이 무인 차량에서 이용될 때에는 디스플레이를 포함하지 않는다. 제1도는 다음 도면 설명을 위한 토대로서 원격 지상국(34)에서 디스플레이(32)의 가능한 사용을 도시한 것이다. 제1도의 레이다 트랜시버(22)는 미사일(18)의 순방향 지향된 가상선으로서 각도 측정에 대한 기준 프레임을 제공하는 미사일의 보어사이트(36)를 따라 안테나 주로브 빔폭이 지향되도록 겨냥된 것으로서 도시되었다. 레이다 시스템(20)은 어떤 기준, 즉 보어사이트로서 편의상 선택된 이 기준에 대해서 복귀 신호의 진폭 및 이의 각도 위치를 판정하는 능력을 갖고 있다.
제2도 및 제3도는 특정 상황에서 레이다 디스플레이(32)상에 보여진 형태의 2개의 장면을 도시한 것이다. 이들 장면에서 타겟들은 종래의 레이다 시스템보다 본 발명의 레이다 시스템을 사용하여 이들 장면 내에서 보다 쉽게 검출된다. 제2도에서, 2개의 잠재적인 타겟(26a 및 26b) 및 클러터(28)가 있으며, 이들은 모두 기준 제로 각도로서 선택된 보어사이트(36)에 대한 각도들에 위치하고 있다. (제2도 및 제3도는 고도각을 도시한 것이나 동일한 분석이 방위각에 적용될 수 있다.)
타겟의 본질에 관한 정보로부터, 타겟(26a 또는 26b)은 보어사이트에 대하여, 클러터(28)의 평균 각도의 각보다 큰 각도에 위치하고 있어야 한다. 이것은 타겟의 극성(polarity)을 알 수 있는 예로서, 여기서 타겟은 클러터에 대한 특정의 각도 관계를 갖는 것을 알 수 있다. 또 다른 경우에, 제3도에 도시한 타겟은 클러터(28)(타겟(26c)) 위나 클러터(타겟(26d))의 밑에 있을 수 있고, 따라서 클러터에 대한 타겟의 각도 위치는 확실하게 알지 못한다. 이것은 극성을 알 수 없는 타겟 의 예가 된다.
제2도 및 제3도에 나타낸 티겟들 및 클러터에 대한 레이다 복귀 신호 각각은 신호 복귀 진폭(즉, 신호의 강도) 및 신호 복귀 위치(즉, 보어사이트에 대한 복귀 신호의 각도 위치)에 대한 관련된 값들을 갖는다. 제4도에 개략적으로 도시한 바와 같이, 레이다 복귀 신호들의 도플러 값들 및 이들의 레인지에 대해서 레이다 복귀 신호들의 분석이 통상적으로 실행된다. 제4도는 잠재적인 타겟(26) 및 많은 클러터(28) 대상물에 대한 레이다 복귀 신호들을 나타낸 것이다. 제4도의 참조 부호는 복귀 신호들 중 하나가 타겟임을 표시하지만, 타겟인 복귀 신호의 식별은 분석 시작 전에는 알지 못하며, 타겟이 나타나 있다하더라도 알 지 못한다. 제4도에서 복귀 신호 각각은 관련된 진폭 R과 각도 위치 θ를 갖는다.
종래의 CFAR 방식에서, 각각의 복귀 신호의 진폭만이 클러터로부터 타겟을 구별하도록 분석된다. 본 방식에서는 각각의 복귀 신호의 진폭 및 각도 위치가 클러터로부터 타겟을 구별하도록 분석된다. 설명되겠지만, 본 방식은 종래의 방식의 경우보다 신뢰성 있게 타겟들을 검출할 수 있게 한다. 이 능력은 기술의 진도로 타겟 신호 복귀가 클러터의 진폭에 필적하는 진폭 또는 심지어 클러터의 진폭보다 작게 만들어 질 수 있게 됨에 따라 더 중요하게 된다.
제5도는 본 발명에 따른 방법을 도시한 것이다. 레이다 트랜시버(22)에 의해 수신된 복귀 신호 각각에 대해서, 복귀 신호의 진폭 및 각도 위치값들은 참조 부호 40과 같이 컴퓨터에 의해서 판정된다. 이 정보의 절대값들은 본 목적에서는 중요하지 않으며, 단지 어떤 공통되는 표준에 대한 값들만이 중요하다. 그러나, 편의상, 진폭은 제로 진폭에 대해서 결정되며 각도 위치값은 제1도에 도시한 레이다 시스템에 있어서 보어사이트(36)이 기준축에 대해서 결정된다.
참조 부호 42와 같이, 진폭 및 각도 위치에 대한 임게값들이 결정된다. 임계값들을 결정하기 위해서, 레이다 복귀 신호는 디지탈화되며, 복귀 신호들의 샘플들이 분석된 영역 내에 수집된다. 샘플들의 진폭을 평균하여, 평균 진폭에 제1상 가중 인자를 곱함으로써 진폭 임계값을 얻는다. 마찬가지로, 기준축에 대한 각도 위치들에 대해 평균을 취해 평균 각도값을 구하고 제2상 가중 인자를 곱함으로써, 각도 임계값을 얻는다. 이와 같이하여, 본 방식을 구현하는 한 형태에서는 R/RO및 θ/θO값이 이들의 각각의 임계값들과 비교된다. 똑같이, 결합 R,θ 임계치가 이들 동일 관계로부터 결정된다. 2개의 가중 인자들은 허용 가능한 오 경보율을 제공하도록 선택된다. 이들은 상수로서 이 값은 오 경보, 즉 사실 클러터 일 때 복귀 신호가 타겟임을 나타내는 이러한 오 경보 발생 확률을 증가 또는 감소 시키도록 요구될 때 가변될 수 있다.
참조 부호44와 같이 잠재적인 타겟으로서 테스트될 임의의 특정 신호 복귀에 대해 테스트 함수가 또한 형성된다. 바람직한 테스트 함수는 진폭 분포가 레일레이 분포이며 각도 분포는 가우시안이라는 가정하에서 전개되어 A/B 형태가 되며,
여기서
A=EXP-(θ-θ1/σ1)2×R/(R0 2+RT 2)×EXP-(R2/2(R0 2+RT 2)),
B=EXP-(θ-θ0/σ0)2×R/R0 2×EXP-(R2/2(R0 2))이며,
여기서, θ는 테스트 복귀 신호의 각도 위치, θ1은 조합된 타겟 및 클러터 복귀로부터의 기대 파워 중심, σ1은 θ0의 표준편차, θ0는 클러터의 평균 각도, σ0은 θ0의 표준 편차, R은 테스트 복귀 신호의 진폭, RO 2은 클러터의 평균 파워, RT 2은 타겟의 기대 파워이다. 이 식에서, A는 타겟이 나타난 경우에 관련되며, B는 타겟이 없는 경우에 관련된다. 이 형태의 테스트 함수는 진폭 및 각도 정보가 하나의 식 내에서 함께 이용되기 때문에 조합 함수라 칭한다. 이것은 이하 설명될 덜 바람직한 제2실시예에 개별 함수라 칭하는 것으로서, 진폭 및 각도 정보가 개별 식에서만 사용되는 것과는 대조적인 것이다.
본 발명의 이용성은 이러한 특정의 테스트 함수의 사용으로 한정되는 것이 아니라, 특정한 상황에 적용할 수 있는 임의의 실현가능한 테스트 함수가 사용될 수 있다. 바람직한 경우에, 단일의 테스트 함수는 진폭 및 각도 정보가 조합된 또는 동시에 존재하는 함수이다. 덜 바람직하기로는, 2개의 테스트 함수가 있을 수 있으며, 그중하나는 진폭 정보를 사용하며, 다른 하나는 각도 정보를 사용하는 것으로서, 이들은 정보를 분석하는 데 함께 적용된다. 후자의 경우는 바람직한 경우보다 정밀도가 떨어짐을 나타내기 때문에 덜 바람직하나, 그렇더라도 기준의 CFAR 진폭만의 방식에 비해 개선을 보인다.
이러한 테스트 함수는(1)σ1은 σ0와 거의 동일하고, (2) Rτ 2/ (R0 2+Rτ 2)이 거의 1과 같으며, (3) 타겟이 보어사이트에 근접하다고 할 때, 제1도에 도시한 바와 같은 상황에서 실제적인 응용을 위해 단순화될 수 있다. 이때 테스트 함수는 다음을 형태로 단순화된다.
(θ-θ0)2-(θ-θ1)2+R2/R0 2-1≥ 결합 R, θ의 임계값,
컴퓨터(30)은 테스트될 복귀 신호를 디지털적으로 평가한다. 그러나, 설명의 목적상 이 관계를 제7도에 도시한 바와 같이 그래픽으로 나타낼 수 있다. 타겟으로서 평가될 복귀 신호에 대한 (θ-θ0) 및 (R2/R0 2) 값들이 제7도의 곡선 상에 또는 그 위에 복귀 신호가 놓이게 된 것이면, 타겟이 검출된 것으로 판정한다. (θ-θ0) 및 (R2/R0 2) 값들이 제7도의 곡선 밑에 평가되는 복귀신호가 놓이게 된 것이면, 어떠한 타겟도 검출되지 않은 것으로 판정한다. 달리 말하여, 극성을 모를 때, (θ-θ0)2-(θ-θ1)2+R2/R0 2-1≥ 결합 R, θ의 임계값은 이러한 일반적인 경우에 타겟의 검출을 위해 평가하는 데 사용된다.
클러터에 대한 타겟의 기대 위치의 극성 개념은 제2-3도에 관련하여 설명하였다. 이 정보는 타겟이 있을 때 복귀 신호들에 대한 테스팅을 빠르게 하기 하고,종래의 방식과 본 방식을 비교하는 데에도 사용될 수 있다. 따라서, 상기 관계는 R/R0≥ 진폭 임계값일 경우 검출이 선언되고, 그 외에
(θ-θ0)*(R2/R0 2-1)≥결합 R, θ의 임계값[극성을 알고 있음],
|(θ-θ0)|*(R2/R0 2-1)≥결합 R, θ의 임계값[극성은 모름]
인 테스트로 줄어들 수 있다.
이 간이화된 방식은 제8도에 그래픽으로 도시되었으며, 그 동작 관계가 제6도에 도시되었다. 참조 부호 50과 같이, 레이다 복귀 신호들의 진폭 및 각도 위치샘플들이 취해진다. 이 값들은 복귀 신호들 중 하나가 타겟이며 나머지 복귀 신호들은 클러터라는 가정하에서 테스트된다. 이 가정에 기초하여, R 및 θ값들이 타겟에 대해 결정되며, R0및 θ0의 값들이 클러터에 대해 결정된다. R/R0가 진폭 임계값보다 크거나 같을 때, 타겟이 선언되며 참조 부호 52와 같이 각도 위치 정보를 이용할 필요는 없다. 한편, R/R0가 진폭 임계값 이하일 경우, 본 방식은 진폭 정보만을 사용하는 종래의 방식이 타겟을 검출하지 못하는 어떤 경우에 각도 위치 정보를 사용하여 타겟이 검출될 수 있도록 한다. 각도 방위에 의존한 계산은 상기 설명 및 이용할 수 있다면 극성 정보에 따라 참조 부호 54와 같이 행해진다. 참조 부호 52와 같이 진폭만의 테스트가 만족되거나, 참조 부호54와 같이 진폭/각도 방위 테스트가 만족된다면 참조 부호 56과 같이 타겟이 선언된다.
본 발명의 방식은 단지 신호 복귀 진폭 정보만이 사용되는 종래의 테스트와 비교하여 개선된 타겟 검출이 되게 한다. 제9도는 제7-8도의 개선된 타겟 검출 영역을 그래픽 형태로 도시한 것이다. 종래의 테스트에 의해서 검출될 수 있는 것 이하의 진폭비를 갖고 있으며, 그러나 레이다 기준축(즉 보어사이트)으로부터 θ-θ0각도로 충분히 떨어져 있는 타겟들은 본 방식에 의해서 검출될 수 있으나, 종래 진폭만의 방식으로는 그렇지 못하다.
이 결론은 시뮬레이트된 레일레이 진폭 및 가우시안 각도들이 상이한 신호 대 클러터비들에서 100,000 몬테카를로 시도를 발생하는데 사용된 컴퓨터 시뮬레이션에 의해서 확인되었다. 오 경보의 확률이 약 10-3로 일정하게 유지된 상황에서, 극성을 모르는 경우를 사용하여, 종래의 진폭만에 의한 방식과 본 방식에 대한 결과들이 얻어졌다. 본 방식은 클러터로부터 타겟이 2개의 각도, 즉 매우 작은 이격 상태인 1° 과 3°에 대해 평가되었다. 시뮬에이션 결과를 제10도에 나타내었다. 타겟 대 클러터 진폭비가 증가할 때(수평축), 두 방식은 더욱더 타겟을 검출 할 수 있게 된다(수직축). 본 방식은 모든 경우에 대해 개선된 결과를 제공하나, 이 결과들은 타겟 대 클러터 진폭비가 낮고 클러터로부터 보통으로 타겟의 각도 위치가 이격된 때 가장 현저히 개선된다. 예를 들면, 타겟 대 클러터 비가 6dB이고 타겟 대 클러터 각도 위치 이격이 3° 일 때, 본 방식을 사용한 검출 확률은 종래의 진폭만에 의한 방식을 사용하여 얻은 것보다 약 8-10배 더 크다. 이 결과는 클러터로부터 약간 각도적으로 이격된 타겟이 먼저 그리고 이전에 가능한 것 보다 더욱 더 확실하게 식별될 수 있게 하는 것이다.
또 다른 실시예에서, 진폭 및 각도 정보가 사용되나, 조합 함수로보다는 개별 함수로 사용된다. 이러한 형태의 바람직한 방식에서, 함께 취해진 R/R0및 θ/θ0는 테스트 함수를 구성하며, 그 각각은 진폭 및 각도 위치 양 중 단지 하나만을 포함 한다. 2개의 테스트 함수 중 어느 것이라도 다음의 관계식에 따라 타겟으로 선언 될 것을 만족할 수 있다.
R/R0≥ 진폭 임계값, 또는
θ-θ0≥ 각도 임계값
제11도는 이 기술의 적용을 도시한 것이다. 다시 빗금친 영역은 종래의 CFAR 방식들에 의해서 달성되지 못한 타겟 검출 영역을 나타낸다. 실현 가능하지만, 이 방식은 진폭 및 각도 위치의 개별적인 함수 관계를 사용하므로 진폭 및 각도 위치 의 조합 함수 관계를 사용하는 것보다 타겟 판별을 덜 정밀하게 하게 되므로 덜 바람직하다.
본 발명에 대한 특정의 실시예에 대해 예시 목적상 상세히 설명하였으나, 여러 수정 및 개선이 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 행해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의한 것을 제외하고 한정되지 않는다.

Claims (12)

  1. 레이다 시스템에 있어서, 복수의 복귀 신호들의 진폭 및 각도 위치를 결정하기 위한 수단을 포함하는 레이다 수신기; 및 상기 복귀 신호들 중에서 타겟들 및 클러터(clutter)를 식별하기 위한 것으로서, 상기 복귀 신호들의 진폭 및 각도 위치들의 테스트 함수를 형성하기 위한 수단, 및 상기 테스트 함수를 임계값과 비교하기 위한 수단을 포함하는 식별 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 식별 수단은 상기 테스트 함수를 형성하고 상기 테스트 함수와 상기 임계값을 비교하도록 구성된 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 테스트 함수를 형성하는 수단은 상기 복수의 복귀 신호들에 대해 평균 진폭값을 결정하는 수단, 및 상기 복수의 복귀 신호들에 대해 평균 각도 위치값을 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 테스트 함수를 형성하는 수단은 테스트 복귀 신호에 대한 상기 테스트 함수를, 상기 테스트 복귀 신호의 진폭 및 각도 위치와, 상기 평균 진폭값 및 상기 평균 각도 위치값의 함수로서 형성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 테스트 함수를 형성하는 수단은 미리 선택된 기준값에 대해 각도 위치를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 테스트 함수를 형성하는 수단은, θ는 테스트 복귀 신호의 각도 위치, θ1은 조합된 타겟 및 클러터 복귀로부터의 기대 파워 중심, σ1은 θ1의 표준편차, θ0는 클러터의 평균 각도, σ0은 θ0의 표준 편차, R은 테스트 복귀 신호의 진폭, RO 2은 클러터의 평균 파워, 및 Rτ 2은 타겟의 기대 파워라 할 때,
    A=EXP-(θ-θ1/σ1)2×R/(R0 2+RT 2)×EXP-(R2/2(R0 2+RT 2)), 및
    B=EXP-(θ-θ0/σ0)2×R/R0 2×EXP-(R2/2(R0 2))
    인 함수 A/B와 실제적으로 동일한 함수를 형성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 타겟들 및 클러터를 식별하기 위한 수단은 복수의 샘플 파워값들을 제공하기 위해 상기 복귀 신호를 샘플링하는 수단, 및 상기 복수의 샘플 파워값들로부터 상기 임계값을 형성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 타겟들 및 클러터를 식별하기 위한 수단은 복수의 각도 위치값들을 제공하기 위해 상기 복귀 신호를 샘플링하는 수단, 및 상기 복수의 각도 위치값들로부터 상기 임계값을 형성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 레이다 시스템은 레이다 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 테스트 함수는 진폭들 및 각도 위치들의 조합된 테스트 함수인 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 테스트 함수는 진폭들 및 각도 위치들의 개별 테스트 함수인 것을 특징으로 하는 레이다 시스템.
  12. 레이다 시스템에서 타겟 복귀 신호들을 식별하기 위한 방법에 있어서, 적어도 하나의 잠재적인 타겟 및 클러터를 포함하는 복수의 레이다 복귀 신호들의 진폭 및 각도 위치값들을 구하는 단계; 임계값을 결정하는 단계; 상기 복귀 신호들의 진폭들 및 각도 위치들의 테스트 함수를 형성하는 단계; 및 상기 테스트 함수와 상기 임계값을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 시스템의 타겟 식별 방법.
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