KR102080306B1 - Signal processing apparatus and system and method for direction finding of broadband signal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신호처리장치, 광대역 신호의 방향탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 입력 신호를 이용하여 1차 히스토그램을 생성하기 위한 신호 처리부; 상기 1차 히스토그램을 이동평균 처리하여 상기 입력 신호로부터 노이즈 신호를 감쇄시키기 위한 이동평균 처리부; 및 노이즈 신호가 감쇄된 입력 신호로부터 유효 신호를 추출하기 위한 유효 신호 추출부;를 포함하고, 입력 신호로부터 방향 탐지를 위한 유효 신호를 추출하고, 추출된 유효 신호에 대한 방향 탐지를 정확하게 수행할 수 있다. The present invention relates to a signal processing apparatus, a system and a method for detecting a direction of a wideband signal, comprising: a signal processor for generating a first histogram using an input signal; A moving average processor for moving average processing the first histogram to attenuate a noise signal from the input signal; And a valid signal extractor for extracting a valid signal from the input signal from which the noise signal is attenuated, and extracting a valid signal for direction detection from the input signal and accurately performing direction detection on the extracted valid signal. have.
Description
본 발명은 신호처리장치, 광대역 신호의 방향탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입력 신호가 방사된 방향을 정확하게 탐지할 수 있는 신호처리장치, 이를 구비하는 신호처리장치, 광대역 신호의 방향탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a signal processing apparatus, a system and a method for detecting a direction of a wideband signal, and more particularly, to a signal processing apparatus capable of accurately detecting a direction in which an input signal is radiated, a signal processing apparatus having the same, and a direction of a wideband signal. A detection system and method are disclosed.
일반적으로 전자전 지원(electronic warfare support, ES)장비에서는 전자파를 이용하여 표적을 추적하는 레이더, 유도무기 또는 전자파를 이용한 통신장비 등의 방향을 찾아내는 방향 탐지(direction finding, DF)기술이 매우 중요하다. In general, in electronic warfare support (ES) equipment, a direction finding (DF) technique that finds the direction of a radar, a guided weapon, or a communication device using electromagnetic waves is very important.
이러한 방향 탐지 방식에는 회전 방향 탐지 방식, 진폭 비교방식, 위상 비교방식, 진폭-위상 복합 비교방식 등이 있다.Such a direction detection method includes a rotation direction detection method, an amplitude comparison method, a phase comparison method, and an amplitude-phase complex comparison method.
한편, 방향 탐지 방식은 입력된 신호, 예컨대 입력 신호를 신호 처리하여, 신호에 대한 방위각과 신호의 세기 정보를 히스토그램으로 나타낸 후 각 신호에 대한 방향 탐지를 실시하는 방법으로 수행되고 있다. 그런데 입력 신호를 신호 처리한 후 히스토그램으로 나타내면 대역 내의 실제 신호뿐만 아니라, 장비에서 순간적으로 발생하는 스위칭 노이즈 신호, 외부에서 발생하는 노이즈 신호 등이 포함되는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이 입력 신호에 노이즈 신호가 포함되면, 노이즈 신호가 방향 탐지를 위한 유효 신호로 인식될 수 있다. 이에 유효 신호 이외에도 유효 신호로 인식되는 노이즈 신호에 대한 방향 탐지가 수행되기 때문에 방향 탐지에 소요되는 시간이 증가하여 실시간 처리가 어려워질 수 있다. 또한, 노이즈 신호가 유효 신호로 인식되면, 방향탐지 결과에 오류가 발생하는 문제가 있다. On the other hand, the direction detection method is performed by a method of processing the input signal, for example, the input signal, indicating the azimuth angle and the strength information of the signal as a histogram and then performing the direction detection for each signal. However, when the input signal is processed and represented as a histogram, not only the actual signal in the band but also a switching noise signal generated instantaneously in the equipment and a noise signal generated externally occur. As such, when the noise signal is included in the input signal, the noise signal may be recognized as a valid signal for direction detection. In addition, since the direction detection is performed on the noise signal recognized as the valid signal in addition to the valid signal, the time required for the direction detection increases, which may make it difficult to process in real time. In addition, when the noise signal is recognized as a valid signal, an error occurs in the direction detection result.
본 발명은 이동평균 처리를 통해 입력 신호에 포함된 노이즈 신호를 감쇄시켜 입력 신호로부터 유효 신호를 용이하게 추출하고, 유효 신호의 방향을 정확하게 탐지할 수 있는 신호처리장치, 광대역 신호의 방향탐지 시스템 및 방법을 제공한다. The present invention provides a signal processing apparatus capable of easily extracting a valid signal from an input signal by attenuating a noise signal included in the input signal through a moving average process, and accurately detecting a direction of the valid signal, a direction detection system for a broadband signal, and Provide a method.
본 발명의 실시 형태에 따른 신호처리장치는, 입력 신호를 이용하여 1차 히스토그램을 생성하기 위한 신호 처리부; 상기 1차 히스토그램을 이동평균 처리하여 상기 입력 신호로부터 노이즈 신호를 감쇄시키기 위한 이동평균 처리부; 및 노이즈 신호가 감쇄된 입력 신호로부터 유효 신호를 추출하기 위한 유효 신호 추출부;를 포함할 수 있다. Signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention, the signal processing unit for generating a first histogram using the input signal; A moving average processor for moving average processing the first histogram to attenuate a noise signal from the input signal; And a valid signal extractor configured to extract a valid signal from the input signal from which the noise signal is attenuated.
추출된 유효 신호에 대한 방향 탐지 결과를 도출하기 위한 방향 탐지부;를 포함할 수 있다. And a direction detector for deriving a direction detection result for the extracted valid signal.
상기 1차 히스토그램은 상기 입력 신호의 방위각과 신호의 세기를 나타내고, 상기 이동평균 처리부는, 각 방위각에서 입력 신호의 세기를 이동평균 값으로 산출할 수 있다. The first histogram represents the azimuth angle of the input signal and the strength of the signal, and the moving average processor may calculate the strength of the input signal at each azimuth as a moving average value.
상기 이동평균 처리부는, 산출된 이동평균 값을 이용하여 2차 히스토그램을 생성할 수 있다. The moving average processor may generate a second histogram using the calculated moving average value.
상기 유효 신호 추출부는, 상기 산출된 이동평균 값을 이용하여 노이즈 신호가 감쇄된 입력 신호로부터 유효 신호를 추출하기 위한 기준 레벨 값을 산출할 수 있다. The valid signal extracting unit may calculate a reference level value for extracting a valid signal from the input signal from which the noise signal is attenuated using the calculated moving average value.
상기 유효 신호 추출부는, 상기 2차 히스토그램에 상기 기준 레벨 값을 적용하여 유효 신호를 추출할 수 있다. The valid signal extractor may extract the valid signal by applying the reference level value to the secondary histogram.
본 발명의 실시 형태에 따른 광대역 신호의 방향 탐지 시스템은, 안테나에서 수신된 신호를 입력받고, 입력받은 신호의 방향을 탐지할 수 있는 광대역 방향 탐지 시스템으로서, 상기 기재의 신호처리장치를 포함할 수 있다. The system for detecting the direction of a wideband signal according to an embodiment of the present invention is a wideband direction detecting system capable of receiving a signal received from an antenna and detecting a direction of the received signal, and may include the signal processing device described above. have.
본 발명의 실시 형태에 따른 광대역 신호의 방향탐지 방법은, 광대역 신호의 방향탐지 방법으로서, 안테나에서 수신된 신호를 입력받은 과정; 입력 신호를 신호 처리하여 1차 히스토그램을 생성하는 과정; 상기 1차 히스토그램을 이동평균 처리하여 상기 입력 신호에 포함된 노이즈 신호를 감쇄시키는 과정; 상기 이동평균 처리된 입력 신호로부터 유효 신호를 추출하는 과정; 및 상기 추출된 유효 신호에 대한 방향을 탐지하는 과정;을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a direction of a wideband signal, comprising: receiving a signal received from an antenna; Signal processing an input signal to generate a first histogram; Moving average processing the first histogram to attenuate a noise signal included in the input signal; Extracting a valid signal from the moving average processed input signal; And detecting a direction of the extracted valid signal.
상기 1차 히스토그램은 상기 입력 신호의 방위각과 신호의 세기를 포함하고, 상기 노이즈 신호를 감쇄시키는 과정은, 하기의 식1을 이용하여 상기 입력 신호의 방위각에 대한 신호의 세기의 이동평균 값을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.The first histogram includes the azimuth angle of the input signal and the intensity of the signal, and the attenuation of the noise signal includes calculating a moving average value of the intensity of the signal with respect to the azimuth angle of the input
식1) 
(m은 방위각, n은 이동평균 처리 값, x는 입력 신호의 세기를 나타냄)(m is azimuth, n is moving average processing value, x is strength of input signal)
상기 노이즈 신호를 감쇄시키는 과정은, 상기 산출된 이동평균 값을 이용하여 2차 히스토그램을 생성하는 과정을 포함할 수 있다.Attenuating the noise signal may include generating a second histogram using the calculated moving average value.
상기 유효 신호를 추출하는 과정은, 하기의 식2를 이용하여 상기 유효 신호를 추출하기 위한 기준 레벨 값을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.The extracting of the valid signal may include calculating a reference level value for extracting the valid
식2) 
(Nm은 각 방위각에서 이동평균 값, Nmax는 식1에 의해 구해진 전 방위각에 대한 이동평균 값들 중 최대 이동평균 값을 의미함)(N m is the moving average value at each azimuth angle, N max is the maximum moving average value among the moving average values for all azimuth angles obtained by Equation 1)
상기 유효 신호를 추출하는 과정은, 상기 2차 히스토그램에서 상기 기준 레벨 값보다 큰 이동평균 값을 가지며, 피크를 형성하는 입력 신호를 유효 신호로 추출하는 과정을 포함할 수 있다.The extracting of the valid signal may include extracting, as a valid signal, an input signal having a moving average value larger than the reference level value in the secondary histogram and forming a peak.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 입력 신호로부터 유효 신호를 추출할 수 있다. 즉, 노이즈 신호를 포함하고 있는 입력 신호를 신호처리하여 히스토그램을 생성한 후, 히스토그램을 이동평균 처리함으로써 입력 신호에 포함된 노이즈 신호를 감쇄시킬 수 있다. 또한, 이동평균 처리 시 도출되는 데이터를 이용하여 유효 신호를 추출하기 위한 기준 레벨 값을 산출할 수 있다. 이를 통해 입력 신호로부터 방향 탐지를 위한 유효 신호를 추출하고, 추출된 유효 신호에 대한 방향 탐지를 정확하게 수행할 수 있다. 또한, 방향 탐지에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있으므로, 입력 신호에 대한 방향 탐지를 실시간으로 수행할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, an effective signal can be extracted from the input signal. That is, a histogram is generated by signal processing an input signal including a noise signal, and then averaging the histogram to attenuate the noise signal included in the input signal. In addition, a reference level value for extracting an effective signal may be calculated by using data derived during the moving average process. Through this, a valid signal for direction detection can be extracted from the input signal, and direction detection on the extracted valid signal can be accurately performed. In addition, since the time required for the direction detection can be shortened, the direction detection on the input signal can be performed in real time.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방향 탐지 시스템을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방향 탐지 시스템을 구성하는 신호처리장치를 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3은 신호처리부에서 생성된 입력 신호의 1차 히스토그램.
도 4는 이동평균 처리부에서 생성된 입력 신호의 2차 히스토그램.
도 5는 기준 레벨 값을 적용한 2차 히스토그램.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 방향 탐지 방법을 보여주는 순서도.1 is a block diagram schematically illustrating a direction detection system according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram schematically showing a signal processing device constituting a direction detection system according to an embodiment of the present invention.
3 is a first histogram of an input signal generated by a signal processor;
4 is a second histogram of an input signal generated by a moving average processor.
5 is a second histogram applying a reference level value.
6 is a flowchart illustrating a wideband direction detection method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방향 탐지 시스템을 개략적으로 보여주는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방향 탐지 시스템을 구성하는 신호처리장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다. 그리고 도 3은 신호처리부에서 생성된 입력 신호의 1차 히스토그램이고, 도 4는 이동평균 처리부에서 생성된 입력 신호의 2차 히스토그램이고, 도 5는 기준 레벨 값을 적용한 2차 히스토그램이다. 1 is a block diagram schematically showing a direction detection system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram schematically showing a signal processing device constituting a direction detection system according to an embodiment of the present invention. 3 is a first histogram of an input signal generated by a signal processor, FIG. 4 is a second histogram of an input signal generated by a moving average processor, and FIG. 5 is a second histogram to which a reference level value is applied.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방향 탐지 시스템은, 안테나(100)와, 안테나(100)에서 수신된 신호를 입력받아 입력된 신호, 즉 입력 신호에 대한 방향 탐지 결과를 추출하기 위한 신호처리장치(200) 및 신호처리장치(200)에서 추출된 입력 신호의 방향 탐지 결과를 출력하기 위한 사용자 인터페이스(300)를 포함할 수 있다. 이때, 신호처리장치(200)는 입력 신호의 신호 크기를 이동평균 처리하여 입력 신호의 방향 탐지 결과를 추출할 수 있다. Referring to FIG. 1, in the direction detecting system according to an exemplary embodiment of the present disclosure, an
안테나(100)는 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 상대방이 방사하는 신호를 수신할 수 있다. The
신호처리장치(200)는 안테나(100)에서 수신된 신호를 입력받고, 입력받은 신호, 즉 입력 신호에 대한 방향을 탐지할 수 있다. The
도 2를 참조하면, 신호처리장치(200)는 안테나(100)에서 수신된 신호를 입력받아 입력 신호를 신호 처리하여 입력 신호의 1차 히스토그램을 생성하기 위한 신호 처리부(210)와, 신호 처리부(210)에서 생성된 1차 히스토그램을 이동평균 처리하여 입력 신호에 포함된 노이즈 신호를 감쇄시킨 2차 히스토그램을 생성하기 위한 이동평균 처리부(220)와, 2차 히스토그램으로부터 방향 탐지를 위한 유효 신호를 추출하기 위한 유효 신호 추출부(230) 및 유효 신호 추출부(230)에서 추출된 유효 신호에 대한 방향을 탐지하기 위한 방향 탐지부(240)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
신호 처리부(210)는 아날로그 형태의 입력 신호를 디지털 신호로 변환하여 입력 신호의 1차 히스토그램을 생성할 수 있다. 도 3은 신호 처리부(210)에서 생성된 1차 히스토그램을 보여주고 있으며, 1차 히스토그램에서 x축은 방위각을 나타내고, y축은 입력 신호의 세기를 나타낼 수 있다. 도 3에 도시된 1차 히스토그램을 살펴보면, 입력 신호는 약 125°정도와, 250°정도의 방위각에서 비교적 높은 신호의 세기를 나타내고 있다. 이는 방향 탐지를 위한 유효 신호가 약 120°정도와, 250°정도의 방위각에 존재하는 것을 의미할 수 있다. 그러나 해당 방위각에서 비슷한 세기를 갖는 입력 신호가 다수 존재함을 알 수 있다. 이는 방향 탐지를 위한 유효 신호 이외도 노이즈 신호가 존재하기 때문이다. 따라서 유효 신호를 추출하기 위해 노이즈 신호를 제거 또는 감쇄시킬 필요가 있다. 이에 이동평균 처리부(220)에서 1차 히스토그램에 이동평균 처리를 적용하면, 노이즈 신호가 감쇄되어 유효 신호를 용이하게 추출할 수 있다. The
이동평균 처리부(220)는 신호 처리부(210)에서 생성된 1차 히스토그램을 이동평균 처리하여 입력 신호에 포함된 노이즈 신호를 감쇄시킬 수 있다. 이동평균 처리부(220)는 하기 식1을 이용하여 방위각 별 이동평균 값을 산출하고, 산출된 이동평균 값을 이용하여 2차 히스토그램을 생성할 수 있다. The moving
식1) 
(m은 방위각, n은 이동평균 처리 값, x는 입력 신호의 세기를 나타냄)(m is azimuth, n is moving average processing value, x is strength of input signal)
이동평균 값은 일정 개수, 예컨대 이동평균 처리 값의 입력 값에 대한 실시간 평균값을 의미한다. 여기에서 입력 값은 방위각 별 입력 신호의 세기를 의미할 수 있고, 이동평균 값은 샘플링 시 기준이 되는 방위각에서 입력 신호의 세기를 포함하여, 이동평균 처리 값만큼 연속하는 방위각에서 입력 신호의 세기의 평균 값을 의미할 수 있다. 이때, 이동평균 처리 값은 적어도 2 이상이고, 방위각의 최대 값보다 작은 값을 가질 수 있다. 이와 같은 이동평균 처리 값은 제시된 범위 내에서 운용자에 의해 정해질 수 있다. 이동평균 처리는 이동평균 처리 값이 작을수록 신속하게 수행될 수 있으나 노이즈 신호의 감쇄 성능은 감소할 수 있다. 반면, 이동평균 처리는 이동평균 처리 값이 클수록 시간이 다소 소요될 수 있으나, 노이즈 신호의 감쇄 성능이 증가하여 유효 신호를 용이하게 추출할 수 있다. 따라서 이동평균 처리 시 적절한 크기의 이동평균 처리 값을 사용하는 것이 좋다. The moving average value means a real time average value for a certain number, for example, an input value of the moving average processing value. Here, the input value may mean the strength of the input signal for each azimuth angle, and the moving average value includes the intensity of the input signal at the azimuth angle, which is a reference at the time of sampling, and the intensity of the input signal at the azimuth angle continuous by the moving average processing value. It may mean an average value. At this time, the moving average processing value may be at least two or more and smaller than the maximum value of the azimuth angle. Such moving average treatment value may be determined by the operator within the range shown. The moving average processing may be performed faster as the moving average processing value is smaller, but the attenuation performance of the noise signal may be reduced. On the other hand, the moving average processing may take some time as the moving average processing value is larger, but the effective signal may be easily extracted due to an increase in attenuation performance of the noise signal. Therefore, it is recommended to use moving average processing value of appropriate size for moving average processing.
예컨대 이동평균 처리 값(n)이 4이고, 방위각(m)이 1°인 경우, 방위각이 1°일 때 신호의 크기와, 방위각이 2°일 때 신호의 크기와, 방위각이 3°일 때 신호의 크기 및 방위각이 4°일 때 신호의 크기를 합한다. 그리고 신호의 크기를 합한 값을 미리 설정된 이동평균 값(n)인 4로 나눠주면, 1°에서의 이동 평균 값(N1)이 산출될 수 있다. 그리고 방위각(m)이 2°인 경우, 방위각이 각각 2°, 3°, 4° 및 5°일 때 신호의 크기를 합한 다음, 이동평균 처리 값(n)인 4로 나눠주면, 2°에서의 이동 평균 값(N2)이 산출될 수 있다. 이와 같은 방법으로 1°에서 360°까지의 이동평균 값을 연속적으로 산출할 수 있다. 여기에서는 이동평균 값을 산출할 때 방위각 1° 마다 신호의 크기를 합한 것으로 설명하지만, 방위각을 1/10°, 1/100° 등으로 분할하고, 분할된 방위각에서 신호의 크기를 합하여 이동평균 값을 산출할 수도 있다. For example, if the moving average processing value (n) is 4 and the azimuth angle (m) is 1 °, the magnitude of the signal when the azimuth angle is 1 °, the magnitude of the signal when the azimuth angle is 2 °, and the azimuth angle is 3 °. The magnitude of the signal is summed when the magnitude and azimuth of the signal are 4 °. When the sum of the magnitudes of the signals is divided by 4, which is a preset moving average value n, the moving average value N1 at 1 ° may be calculated. And when the azimuth angle (m) is 2 °, the sum of the signals when the azimuth angles are 2 °, 3 °, 4 ° and 5 °, respectively, and then divide by 4, the moving average processing value (n), at 2 ° The moving average value of N2 can be calculated. In this way it is possible to continuously calculate the moving average value from 1 ° to 360 °. Here, the calculation of the moving average value is explained as the sum of the magnitudes of the signals for every 1 ° of azimuth, but the azimuth is divided into 1/10 °, 1/100 °, etc. It can also be calculated.
이렇게 이동평균 값들이 산출되면, 이동평균 처리부(220)는 입력 신호를 이동평균 처리한 결과를 2차 히스토그램으로 생성할 수 있다. When the moving average values are calculated in this way, the moving
도 4는 이동평균 처리부(220)에서 입력 신호를 이동평균 처리하여 생성된 2차 히스토그램을 보여주고 있다. 도 4를 참조하면, 2차 히스토그램은 1차 히스토그램에 비해 기울기가 완만해진 것을 알 수 있다. 이는 입력 신호를 이동평균 처리함에 따라 입력 신호에 포함된 노이즈 신호가 감쇄되었기 때문이다. 2차 히스토그램에서 y축에 나타나는 신호의 세기는 이동평균 값일 수 있다. 4 illustrates a second histogram generated by moving average processing the input signal by the moving
이와 같이 이동평균 처리부(220)에서 2차 히스토그램이 생성되면, 유효 신호 추출부(230)에서 2차 히스토그램으로부터 방향 탐지를 위한 유효 신호를 추출할 수 있다. When the second histogram is generated in the moving
유효 신호 추출부(230)는 2차 히스토그램으로부터 유효 신호를 추출하기 위한 기준 레벨 값을 산출할 수 있다. 종래에는 운용자가 유효 신호를 추출하기 위한 하나의 기준 레벨 값을 임의로 설정하고, 설정된 기준 레벨 값보다 높은 값을 갖는 신호 중에서 유효 신호를 추출하였다. 그러나 이와 같은 방법으로 기준 레벨 값을 설정하면, 기준 레벨 값에 따라 노이즈 신호가 유효 신호처럼 인식될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. The
따라서 유효 신호 추출부(230)는 하기의 식2를 이용하여 기준 레벨 값(refLevel)을 산출할 수 있다.Therefore, the
식2) 
(Nm은 각 방위각에서 이동평균 값, Nmax는 식1에 의해 구해진 전 방위각에 대한 이동평균 값들 중 최대 이동평균 값을 의미함)(N m is the moving average value at each azimuth angle, N max is the maximum moving average value among the moving average values for all azimuth angles obtained by Equation 1)
유효 신호 추출부(230)는 이동평균 처리부(220)에서 산출된 이동평균 값들을 이용하여 방위각마다 기준 레벨 값을 산출할 수 있다. 기준 레벨 값은 이동평균 처리부(220)에서 산출된 이동평균 값들 중 최대 이동평균 값과, 해당 방위각에서의 이동평균 값을 이용하여 산출될 수 있다. The
상기 식2에 따르면, 이동평균 값 중 최대 이동평균 값(Nmax)과 해당 방위각에서 산출된 이동평균 값(Nm)의 차이 값을 3으로 나눈 값과, 해당 방위각에서 산출된 이동평균 값(Nm)을 더해서 기준 레벨 값으로 산출할 수 있다. According to
여기에서 3은 반복되는 시험을 통해 도출된 상수로서, 식2에 3을 적용하는 경우 유효 신호를 도출하기 위한 최적의 기준 레벨 값이 산출될 수 있다. 이렇게 산출된 기준 레벨 값들은 전 방위각에 걸쳐 동일한 값을 가질 수도 있고 서로 다른 값을 가질 수도 있다. Here, 3 is a constant derived through repeated tests. When 3 is applied to
예컨대 방위각이 1°일 때 산출된 이동평균 값(N1)이 3이고, 이동평균 처리 과정에서 산출된 이동평균 값 중 최대 이동평균 값(Nmax)이 6인 경우, 기준 레벨 값은 1이 될 수 있다. 그리고 방위각이 125°일 때 이동평균 값(N125이)이 6인 경우, 이동평균 값(N125)과 최대 이동평균 값(Nmax)은 동일하므로, 방위각이 125°인 경우 기준 레벨 값은 6이 될 수 있다. For example, when the moving average value N 1 calculated when the azimuth angle is 1 ° is 3 and the maximum moving average value N max is 6 among the moving average values calculated during the moving average processing, the reference level value is 1 Can be. And (a N 125) a moving average value when the azimuth is 125 ° in this case six, moving average values (N 125) and the maximum moving average value (N max) is the same, when the azimuth is 125 ° reference level value It can be six.
도 5는 산출된 기준 레벨 값들이 적용된 2차 히스토그램를 보여주고 있다. 도 5를 참조하면, 2차 히스토그램에 산출된 기준 레벨 값들을 적용하면, 기준 레벨 값은 2차 히스토그램에서 하나의 선을 이루도록 표시될 수 있다. 2차 히스토그램에서는 특정 방위각에서 2개의 피크가 나타나고 있으며, 이때 2개의 피크는 기준 레벨 값보다 큰 값을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 이에 유효 신호 추출부(230)는 2개의 피크를 형성하는 입력 신호를 유효 신호로 추출할 수 있다. 만약, 2개의 피크 중 어느 하나만 기준 레벨 값보다 큰 값을 갖는다면, 유효 신호 추출부(230)는 해당 입력 신호를 유효 신호로 추출할 수 있다. 5 shows a second histogram to which the calculated reference level values are applied. Referring to FIG. 5, when the reference level values calculated in the secondary histogram are applied, the reference level values may be displayed to form one line in the secondary histogram. In the second histogram, two peaks appear at a specific azimuth, and the two peaks have a value larger than the reference level value. Accordingly, the
방향 탐지부(240)는 유효 신호 추출부(230)에서 추출된 유효 신호의 방향 탐지 결과를 도출할 수 있다. 예컨대 도 5에 도시된 2차 히스토그램에서 2개의 피크에 해당하는 유효 신호가 방사된 방향을 탐지할 수 있다. The
사용자 인터페이스(300)는 운용자가 입력 신호에 대한 방향 탐지 과정을 실시간으로 확인할 수 있도록 1차 히스토그램 및 2차 히스토그램을 출력 또는 표시할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(300)는 방향 탐지부(240)에서 도출된 유효 신호의 방향 탐지 결과를 확인할 수 있도록 출력 또는 표시할 수 있다. The
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 방향 탐지 방법을 설명한다. Hereinafter, a wideband direction detection method according to an embodiment of the present invention will be described.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 방향 탐지 방법을 보여주는 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating a wideband direction detection method according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 방향 탐지 방법은, 안테나에서 수신된 신호를 입력받은 과정(S110), 입력받은 신호, 즉 입력 신호를 신호 처리하여 1차 히스토그램을 생성하는 과정(S120), 입력 신호에 대한 이동평균 처리를 수행하여 노이즈 신호를 감쇄시키는 과정(S130), 이동평균 처리된 입력 신호로부터 유효 신호를 추출하기 위한 기준 레벨 값을 산출하는 과정(S140), 이동평균 처리된 입력 신호에 기준 레벨 값을 적용하여 유효 신호를 추출하는 과정(S150) 및 추출된 유효 신호에 대한 방향을 탐지하는 과정(S160)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, in the wideband direction detection method according to an exemplary embodiment of the present disclosure, a process of receiving a signal received from an antenna (S110) and a process of generating a first histogram by signal processing the received signal, that is, an input signal (S120), performing a moving average process on the input signal to attenuate the noise signal (S130), calculating a reference level value for extracting a valid signal from the moving average processed input signal (S140), and moving average The method may include extracting a valid signal by applying a reference level value to the processed input signal (S150) and detecting a direction of the extracted valid signal (S160).
안테나(100)에 신호가 수신되면, 수신된 신호는 신호처리장치(200)로 입력될 수 있다. 그리고 신호처리장치(200)에 신호가 입력되면, 신호 처리부(210)에서는 입력된 신호, 즉 입력 신호를 신호 처리하여 1차 히스토그램을 생성할 수 있다. When a signal is received by the
신호 처리부(210)는 입력 신호를 주파수 변환시켜 아날로그 형태의 신호로 만든 후, 디지털 변환시켜 방위각과 신호의 세기를 포함하는 디지털 형태의 신호로 변환할 수 있다. 그리고 이렇게 변환된 디지털 형태의 신호를 이용하여 1차 히스토그램을 생성할 수 있다. The
이후, 이동평균 처리부(220)에서는 신호 처리부(210)에서 생성된 1차 히스토그램을 이동평균 처리하여 노이즈 신호를 감쇄시킨 2차 히스토그램을 생성할 수 있다. Thereafter, the moving
이때, 이동평균 처리는 앞서 설명한 바와 같이 식1을 이용하여 수행될 수 있다. 다시 설명하면, 이동평균 처리는 미리 설정한 이동평균 처리 값만큼 해당 방위각에서 연속하는 방위각까지의 신호의 세기를 합산하고, 이동평균 처리 값으로 나눠서 이동평균 값을 산출할 수 있다. 그리고 방위각마다 이동평균 값을 산출하여 산출된 이동평균 값들을 2차 히스토그램으로 생성할 수 있다. In this case, the moving average process may be performed using
이와 같이 입력 신호를 이동평균 처리하면, 입력 신호에 포함된 노이즈 신호가 감쇄되고, 이로 인해 2차 히스토그램의 기울기가 완만해지고, 특정 방위각에서 피크가 형성될 수 있다. In this case, the moving average processing of the input signal attenuates the noise signal included in the input signal, thereby smoothing the slope of the second histogram and forming a peak at a specific azimuth angle.
이렇게 이동평균 처리를 통해 2차 히스토그램이 생성되면, 2차 히스토그램으로부터 유효 신호를 추출할 수 있다. When the second histogram is generated through the moving average process, a valid signal can be extracted from the second histogram.
유효 신호는 2차 히스토그램에서 피크로 나타날 수 있는데, 이러한 피크는 노이즈 신호에 의해 나타날 수도 있다. 따라서 2차 히스토그램에서 유효 신호를 추출하기 위해서는 유효 신호를 추출하기 위한 기준 레벨 값을 산출하고, 산출된 기준 레벨 값을 2차 히스토그램에 적용할 수 있다. The effective signal may appear as a peak in the secondary histogram, which may also be represented by a noise signal. Accordingly, in order to extract the valid signal from the secondary histogram, a reference level value for extracting the valid signal may be calculated, and the calculated reference level value may be applied to the secondary histogram.
기준 레벨 값은 입력 신호를 이동평균 처리하는 과정에서 산출된 이동평균 값들로부터 산출될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 기준 레벨 값은 입력 신호를 이동평균 처리하는 과정에서 산출된 이동평균 값들 중 최대 이동평균 값과, 해당 방위각에서에 이동평균 값을 이용하여 산출될 수 있다. 기준 레벨 값은 방위각마다 부여될 수 있는데, 방위각마다 동일한 값을 가질 수도 있고, 서로 다른 값을 가질 수도 있다. The reference level value may be calculated from moving average values calculated during moving average processing of the input signal. As described above, the reference level value may be calculated using the maximum moving average value among the moving average values calculated during the moving average processing of the input signal and the moving average value at the corresponding azimuth. The reference level value may be given for each azimuth, and may have the same value or different values for each azimuth.
기준 레벨 값은 이동평균 처리부(220)에서 산출된 이동평균 값들 중 최대 이동평균 값과, 해당 방위각에서의 이동평균 값을 이용하여 산출될 수 있다. The reference level value may be calculated using the maximum moving average value among the moving average values calculated by the moving
상기 식2에 따르면, 기준 레벨 값은 이동평균 값 중 최대 이동평균 값(Nmax)과 해당 방위각에서 산출된 이동평균 값(Nm)의 차이 값을 3으로 나눈 값과, 해당 방위각에서 산출된 이동평균 값(Nm)을 합한 값일 수 있다. According to
기준 레벨 값들이 산출되면, 도 5에 도시된 것처럼 2차 히스토그램에 산출된 기준 레벨 값들을 적용할 수 있다. When the reference level values are calculated, the reference level values calculated in the secondary histogram may be applied as shown in FIG. 5.
2차 히스토그램에 산출된 기준 레벨 값을 적용하고, 기준 레벨 값을 기준으로 기준 레벨 값보다 높은, 다시 말해서 기준 레벨 값 이상의 이동평균 값을 갖는 입력 신호 중 피크를 갖는 입력 신호를 유효 신호로 추출할 수 있다. The reference level value calculated in the second histogram is applied, and an input signal having a peak among the input signals having a moving average value higher than the reference level value, that is, the reference level value or more, based on the reference level value is extracted as a valid signal. Can be.
이렇게 유효 신호가 추출되면, 추출된 유효 신호에 대해 방향 탐지 결과를 도출할 수 있다. When the valid signal is extracted in this way, a direction detection result may be derived for the extracted valid signal.
이와 같이 입력 신호에 대한 방향 탐지 과정 및 방향 탐지 결과는 운용자가 확인할 수 있도록 사용자 인터페이스(300)에 출력 또는 표시될 수 있다. In this way, the direction detection process and the direction detection result for the input signal may be output or displayed on the
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.While the invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the invention is not limited thereto, but is defined by the claims that follow. Accordingly, one of ordinary skill in the art may variously modify and modify the present invention without departing from the spirit of the appended claims.
100: 안테나 200: 신호처리장치
300: 사용자 인터페이스100: antenna 200: signal processing device
300: user interface
Claims (12)
상기 1차 히스토그램을 이동평균 처리하여 상기 입력 신호로부터 노이즈 신호를 감쇄시키기 위한 이동평균 처리부; 및
노이즈 신호가 감쇄된 입력 신호로부터 유효 신호를 추출하기 위한 유효 신호 추출부;를 포함하고,
상기 1차 히스토그램은 상기 입력 신호의 방위각과 신호의 세기를 나타내고,
상기 이동평균 처리부는, 각 방위각에서 입력 신호의 세기를 이동평균 값으로 산출할 수 있는 신호처리장치. A signal processor for generating a first histogram using an input signal;
A moving average processor for moving average processing the first histogram to attenuate a noise signal from the input signal; And
And a valid signal extractor configured to extract a valid signal from the input signal from which the noise signal is attenuated.
The first histogram represents the azimuth angle of the input signal and the strength of the signal,
The moving average processing unit is a signal processing apparatus that can calculate the strength of the input signal at each azimuth as a moving average value.
추출된 유효 신호에 대한 방향 탐지 결과를 도출하기 위한 방향 탐지부;
를 포함하는 신호처리장치. The method according to claim 1,
A direction detector for deriving a direction detection result for the extracted valid signal;
Signal processing apparatus comprising a.
상기 이동평균 처리부는, 산출된 이동평균 값을 이용하여 2차 히스토그램을 생성할 수 있는 신호처리장치. The method according to claim 2,
The moving average processor may generate a second histogram using the calculated moving average value.
상기 유효 신호 추출부는, 상기 산출된 이동평균 값을 이용하여 노이즈 신호가 감쇄된 입력 신호로부터 유효 신호를 추출하기 위한 기준 레벨 값을 산출할 수 있는 신호처리장치.The method according to claim 4,
And the valid signal extracting unit may calculate a reference level value for extracting a valid signal from the input signal from which the noise signal is attenuated using the calculated moving average value.
상기 유효 신호 추출부는, 상기 2차 히스토그램에 상기 기준 레벨 값을 적용하여 유효 신호를 추출할 수 있는 신호처리장치. The method according to claim 5,
The valid signal extracting unit may extract the valid signal by applying the reference level value to the secondary histogram.
청구항 1, 2, 4 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 신호처리장치를 포함하는 광대역 신호의 방향탐지 시스템.A wideband signal direction detection system that receives a signal received from an antenna and detects the direction of the received signal,
A direction detection system for a wideband signal comprising the signal processing device according to any one of claims 1, 2, 4 to 6.
안테나에서 수신된 신호를 입력받은 과정;
입력 신호를 신호 처리하여 1차 히스토그램을 생성하는 과정;
상기 1차 히스토그램을 이동평균 처리하여 상기 입력 신호에 포함된 노이즈 신호를 감쇄시키는 과정;
상기 이동평균 처리된 입력 신호로부터 유효 신호를 추출하는 과정; 및
상기 추출된 유효 신호에 대한 방향을 탐지하는 과정;
을 포함하고,
상기 1차 히스토그램은 상기 입력 신호의 방위각과 신호의 세기를 포함하고,
상기 노이즈 신호를 감쇄시키는 과정은, 하기의 식1을 이용하여 상기 입력 신호의 방위각에 대한 신호의 세기의 이동평균 값을 산출하는 과정을 포함하는 광대역 신호의 방향탐지 방법.
식1)
(m은 방위각, n은 이동평균 처리 값, x는 입력 신호의 세기를 나타냄) As a direction detection method of a wideband signal,
Receiving a signal received from an antenna;
Signal processing an input signal to generate a first histogram;
Moving average processing the first histogram to attenuate a noise signal included in the input signal;
Extracting a valid signal from the moving average processed input signal; And
Detecting a direction of the extracted valid signal;
Including,
The first histogram includes an azimuth angle of the input signal and a strength of the signal,
The attenuating of the noise signal may include calculating a moving average value of the strength of the signal with respect to the azimuth angle of the input signal by using Equation 1 below.
Equation 1)
(m is azimuth, n is moving average processing value, x is strength of input signal)
상기 노이즈 신호를 감쇄시키는 과정은, 상기 산출된 이동평균 값을 이용하여 2차 히스토그램을 생성하는 과정을 포함하는 광대역 신호의 방향탐지 방법. The method according to claim 8,
The attenuating of the noise signal may include generating a second histogram using the calculated moving average value.
상기 유효 신호를 추출하는 과정은, 하기의 식2를 이용하여 상기 유효 신호를 추출하기 위한 기준 레벨 값을 산출하는 과정을 포함하는 광대역 신호의 방향탐지 방법.
식2)
(Nm은 각 방위각에서 이동평균 값, Nmax는 식1에 의해 구해진 전 방위각에 대한 이동평균 값들 중 최대 이동평균 값을 의미함)The method according to claim 10,
The extracting of the valid signal may include calculating a reference level value for extracting the valid signal using Equation 2 below.
Equation 2)
(N m is the moving average value at each azimuth angle, N max is the maximum moving average value among the moving average values for all azimuth angles obtained by Equation 1)
상기 유효 신호를 추출하는 과정은, 상기 2차 히스토그램에서 상기 기준 레벨 값보다 큰 이동평균 값을 가지며, 피크를 형성하는 입력 신호를 유효 신호로 추출하는 과정을 포함하는 광대역 신호의 방향탐지 방법. The method according to claim 11,
The extracting of the effective signal may include extracting an input signal having a moving average value greater than the reference level value from the secondary histogram and forming a peak as a valid signal.
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