KR20180087025A - Detection Method for the Diverse Targets in Radar Systems - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 레이더 시스템의 탐지 기법은, 탐지 대상 목표물에 대하여 주파수 대역마다 RCS (Radar Cross Section) 대역별 임계값을 설정하는 RCS 임계값 설정 단계; 상기 목표물에 대하여 RCS 값이 상기 대역별 임계값보다 높은 주파수 대역을 상기 주파수 대역마다 선별하는 대역별 주파수 대역 선별 단계; 상기 대역별 주파수 대역이 공통되는 범위인 공통 주파수 범위를 선별하는 공통 주파수 범위 선별 단계; 및 상기 공통 주파수 범위를 다수의 레이더에 대한 복수의 운용 주파수들을 설정하는 운용 주파수 설정 단계를 포함하고, 다중 경로(multipath)에서 향상된 성능과 같은 레이더의 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.A detection method of a radar system according to the present invention includes: an RCS threshold value setting step of setting a threshold value for each RCS (Radar Cross Section) band for each frequency band for a detection target; A band-by-band frequency band selection step of selecting a frequency band having an RCS value higher than the band-specific threshold value for each of the frequency bands; A common frequency range selection step of selecting a common frequency range in which the band-specific frequency bands are common; And an operation frequency setting step of setting a plurality of operating frequencies for a plurality of radars in the common frequency range, thereby improving radar detection performance such as improved performance in multipath.
Description
본 발명은 다양한 형태의 목표물에 대한 레이더 시스템의 탐지 기법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 레이더 시스템에서 목표물의 다양한 형태와 레이더가 운용하는 주파수 밴드마다 RCS 값이 변동하는 특징을 이용하여 다수의 운용주파수를 선별하여 기존 레이더 시스템보다 탐지 정확도를 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a detection technique of a radar system for various types of targets. More particularly, the present invention relates to a method for improving detection accuracy over existing radar systems by selecting a plurality of operating frequencies by using various features of a target in a radar system and a characteristic in which RCS values vary in frequency bands operated by a radar.
현재 운용되는 대부분의 레이더 시스템에서는 특정 주파수를 운용 주파수로 선정하여 사용하고 있으며, 상기 운영 주파수에 대한 목표물의 RCS(Radar Cross Section) 값을 측정하여 목표물을 탐지하고 있다. 상기 RCS 값은 송수신 신호의 세기를 이용하여 목표물의 반사면적을 나타내는 지표로, 발생 신호에 대한 전기장의 세기와 목표물에서 반사된 순간에 발생된 신호의 세기를 이용하여 그 값을 추정한다. Most radar systems currently in operation use a specific frequency as the operating frequency and detect the target by measuring the RCS (Radar Cross Section) value of the target with respect to the operating frequency. The RCS value is an index indicating the reflection area of the target using the intensity of the transmission / reception signal, and estimates the value using the intensity of the electric field for the generated signal and the intensity of the signal generated at the moment reflected from the target.
이때, 상기 목표물에서 반사된 순간에 발생된 신호의 파형(이하 ‘반사 파형’이라 함)은 목표물의 형태와 반사되는 위치에 따라 달라진다. 이와 관련하여, 도 1은 다양한 형태를 갖는 목표물에 대한 반사 파형을 도시한다. 즉, 도 1은 도시된 바와 같이, (a) 구, (b) 원뿔 구, (c) 환형 원뿔 그리고 (d) 이중 원뿔 형태에 대한 반사파의 유형을 나타내다. 하나의 예로, 구 형태를 갖는 목표물에 대한 반사 파형은 앞면을 반사하는 전반사 파형(specular return)과 후면부를 타고 회절하여 돌아오는 크리핑 파형(creeping wave)으로 구분할 수 있다.At this time, the waveform of the signal generated at the moment of reflection on the target (hereinafter referred to as a 'reflected waveform') varies depending on the shape of the target and the reflected position. In this regard, Figure 1 shows the reflected waveform for a target having various shapes. That is, FIG. 1 shows the types of reflected waves for (a) spheres, (b) cones, (c) annular cones, and (d) double cones. As an example, the reflected waveform for a target having a spherical shape can be divided into a specular return reflecting the front surface and a creeping wave returning diffracted back through the back surface.
일반적으로 RCS 값은 반사 파형의 상쇄 및 보강 간섭뿐만 아니라, 탐지하고자 하는 목표물의 모양, 크기, 재질, 관측 방향, 레이더 운용 주파수에 따른 회절 및 산란의 물리적 광학 현상 (physical optics phenomenon) 중 하나 이상의 원인으로 인하여 변동하는 특성을 갖는다. 이러한 특성을 고려하지 않은 경우에는 낮은 RCS 값으로 인해 목표물에 대한 레이더 시스템의 탐지 성능이 저하되게 된다. 도 2는 본 발명과 관련하여, 구 형태에 대한 RCS 변동 결과를 나타내는 도면이다. 즉, 도 2에는 도 1에서 보인 구 형태의 목표물에 대해 구의 둘레 2πa (a: 구의 반지름)와 파장 λ의 비율에 따른 RCS 값을 나타내었다. 도 2로부터 알 수 있듯이, 구의 대한 RCS 값은 구의 둘레 2πa와 파장 λ의 비율에 따라 달라짐을 확인할 수 있다. In general, the RCS value is a function of at least one of the physical optics phenomenon of diffraction and scattering according to the shape, size, material, observation direction, and radar operating frequency of the target to be detected, as well as the cancellation and constructive interference of the reflected waveform. And the like. If these characteristics are not taken into consideration, the detection performance of the radar system for the target is degraded due to the low RCS value. Fig. 2 is a diagram showing the result of RCS variation with respect to the spherical shape in the context of the present invention. Fig. That is, FIG. 2 shows the RCS value according to the ratio of the radius of the sphere 2πa (a: radius of the sphere) and the wavelength? To the spherical target shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, it can be seen that the RCS value of the spheres varies depending on the ratio of the
그러나 현재 레이더 시스템에서 목표물을 탐지하기 위해 운용되는 주파수는 상기 RCS 값을 변동시키는 원인들에 대해 고려하여 선택된 것이 아니기 때문에, 특정 형태의 목표물에 대해서는 높은 RSC 값을, 또 다른 특정 형태의 목표물에 대해서는 낮은 RCS 값을 보여 탐지 목표물에 따라 탐지 성능이 크게 달라지는 문제점을 야기한다. However, since the frequency currently being used to detect the target in the radar system is not selected considering the causes of varying the RCS value, a high RSC value for a particular type of target and a high RSC value for another specific type of target Low RCS value, which causes the detection performance to vary greatly depending on the detected target.
따라서 현대전 무기체계가 점차 고속화/소형화되고, RCS 값을 약화시키는 스텔스 기술(stealth technology)이 발전함에 따라 보다 향상된 RCS 측정 기술이 필요하며, 현대전의 양상이 도시나 숲과 같이 다중경로(multipath)가 존재하는 환경에서 진행됨에 따라, 이러한 환경에서 기존 레이더 시스템보다 탐지 성능을 향상시킬 수 있는 탐지 기법이 요구된다. Therefore, as the modern warfare system gradually becomes faster and smaller, and the stealth technology that weakens the RCS value develops, a more advanced RCS measurement technique is needed, and the modern warfare requires multipath such as city or forest As the process proceeds in existing environments, a detection technique that can improve detection performance over existing radar systems is required.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 해당 주파수 밴드마다 다양한 형태의 목표물에 대해 각각 기 설정된 임계치보다 높은 RCS를 갖는 공통의 주파수 범위를 측정하는데에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring a common frequency range having RCSs higher than predetermined threshold values for various types of targets for respective frequency bands It has its purpose.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 측정된 주파수 범위들 중 하나 이상의 범위를 사용하여 주파수를 가변시킴으로써 탐지 정확도를 개선하는데 그 목적이 있다. It is also an object of the present invention to improve the detection accuracy by varying the frequency using at least one of the measured frequency ranges.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 레이더 시스템의 탐지 기법은, 탐지 대상 목표물에 대하여 주파수 대역마다 RCS (Radar Cross Section) 대역별 임계값을 설정하는 RCS 임계값 설정 단계; 상기 목표물에 대하여 RCS 값이 상기 대역별 임계값보다 높은 주파수 대역을 상기 주파수 대역마다 선별하는 대역별 주파수 대역 선별 단계; 상기 대역별 주파수 대역이 공통되는 범위인 공통 주파수 범위를 선별하는 공통 주파수 범위 선별 단계; 및 상기 공통 주파수 범위를 다수의 레이더에 대한 복수의 운용 주파수들을 설정하는 운용 주파수 설정 단계를 포함하고, 다중 경로(multipath)에서 향상된 성능과 같은 레이더의 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a radar system, the method comprising: setting an RCS threshold value for each RCS band for each frequency band; A band-by-band frequency band selection step of selecting a frequency band having an RCS value higher than the band-specific threshold value for each of the frequency bands; A common frequency range selection step of selecting a common frequency range in which the band-specific frequency bands are common; And an operation frequency setting step of setting a plurality of operating frequencies for a plurality of radars in the common frequency range, thereby improving radar detection performance such as improved performance in multipath.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 운용 주파수들에서 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 좌표의 수신 SNR을 비교하는 수신 SNR 비교 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the method may further comprise a receiving SNR comparing step of comparing the received SNRs of the three-dimensional locus coordinates with respect to the target at the plurality of operating frequencies.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 운용 주파수들을 가변하면서, 상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 선정하는 운용 주파수 가변 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apparatus may further include an operating frequency varying step of varying the plurality of operating frequencies and selecting a corresponding operating frequency at which the receiving SNR is maximized.
일 실시예에 따르면, 상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 이용하여 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 정보를 확인하는 3차원 궤적 정보 확인 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method further includes a three-dimensional trajectory information checking step of confirming the three-dimensional trajectory information on the target using the operating frequency at which the received SNR is maximized.
일 실시예에 따르면, 상기 RCS 임계값 설정 단계 이전에, 상기 목표물에 대한 탐지 목표 RCS 값을 지정하는 탐지 목표 RCS 값 지정 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the RCS threshold value setting step may further include a detection target RCS value designation step of designating a detection target RCS value for the target.
일 실시예에 따르면, 상기 탐지 목표 RCS 값 지정 단계 이전에, 상기 목표물에 대한 복수의 형태들을 포함하는 파라미터들을 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 형태들은 구, 원뿔 구, 환형 원뿔 및 이중 원뿔 중 적어도 하나이고, 상기 파라미터들은 꼭지각, 반지름 및 지름을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one embodiment, prior to the step of designating the detection target RCS value, the method further comprises setting parameters including a plurality of shapes for the target, wherein the plurality of shapes comprise spheres, cone spheres, Cone, and the parameters include a vertex angle, a radius, and a diameter.
또한, 본 발명의 다른 양상에 따른 레이더 시스템의 탐지 장치는, 목표물에 대한 복수의 형태들을 포함하는 파라미터들을 수신하도록 구성되는 인터페이스부; 및 탐지 대상 목표물에 대하여 주파수 대역마다 RCS (Radar Cross Section) 대역별 임계값을 설정하고, 상기 목표물에 대하여 RCS 값이 상기 대역별 임계값보다 높은 주파수 대역을 상기 주파수 대역마다 선별하고, 상기 대역별 주파수 대역이 공통되는 범위인 공통 주파수 범위를 선별하고, 상기 공통 주파수 범위를 다수의 레이더에 대한 복수의 운용 주파수들을 설정하도록 구성되는 제어부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a radar system, comprising: an interface configured to receive parameters including a plurality of shapes for a target; And a threshold value for each RCS (Radar Cross Section) band is set for each frequency band for the target to be detected, and a frequency band in which the RCS value is higher than the per-band threshold value for the target is selected for each frequency band, And a control unit configured to select a common frequency range in which frequency bands are common and to set the common frequency range to a plurality of operating frequencies for a plurality of radars.
일 실시예에 따르면, 상기 인터페이스부는 상기 목표물에 대한 탐지 목표 RCS 값을 수신하도록 더 구성될 수 있다.According to one embodiment, the interface may be further configured to receive a detection target RCS value for the target.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 복수의 운용 주파수들에서 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 좌표의 수신 SNR을 비교하고, 상기 복수의 운용 주파수들을 가변하면서, 상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 선정하도록 더 구성될 수 있다.According to one embodiment, the control unit compares the received SNRs of the three-dimensional locus coordinates with respect to the target at the plurality of operating frequencies, changes the plurality of operating frequencies, May be further configured to select a frequency.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 이용하여 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 정보를 확인하도록 더 구성될 수 있다.According to an embodiment, the control unit may further be configured to confirm three-dimensional trajectory information on the target using the operating frequency at which the received SNR is maximized.
기존의 레이더 시스템은 목표물에 대하여 향상된 RCS 값을 가지는 운용 주파수 범위를 고려하지 않았기 때문에 탐지 성능이 저하되는 경우가 발생하였으나, 본 발명에 따라 공통주파수를 고려할 경우 기존보다 높은 RCS 값을 획득하여 레이더의 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.In the conventional radar system, the detection performance is degraded because the operating frequency range having an improved RCS value is not considered for the target. However, when considering the common frequency according to the present invention, The detection performance can be improved.
또한, 본 발명에 따르면, 주파수 가변 기법을 통해 다중 경로(multipath)에서 향상된 성능을 확인할 수 있다.Also, according to the present invention, an improved performance can be confirmed in a multipath through a frequency variable technique.
도 1은 다양한 형태를 갖는 목표물에 대한 반사 파형을 도시한다.
도 2는 본 발명과 관련하여, 구 형태에 대한 RCS 변동 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 레이더 시스템의 탐지 기법의 흐름도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 다양한 형태의 목표물에 대한 주파수에 따른 RCS 변동 결과를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 다중 경로(multipath) 환경에서 주파수 가변이 적용된 궤적 정보의 RMSE 성능 비교를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 레이더 시스템의 탐지 장치의 상세한 구성을 도시한다. Figure 1 shows a reflected waveform for a target having various shapes.
Fig. 2 is a diagram showing the result of RCS variation with respect to the spherical shape in the context of the present invention. Fig.
3 shows a flow chart of a detection technique of a radar system according to the present invention.
Figure 4 shows the frequency-dependent RCS variation results for various types of targets according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a comparison of RMSE performance of locus information to which a frequency variable is applied in a multipath environment according to the present invention.
6 shows a detailed configuration of a detection apparatus of a radar system according to the present invention.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It will be possible. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
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.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Should not.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
이하, 본 발명에 따른 레이더 시스템의 탐지 기법에 대해 살펴보기로 하자. 본 발명에 따르면 다양한 목표물의 형태에 대하여 높은 RCS 값을 가지는 공통 주파수 범위를 선별하고, 이를 기반으로 다수의 주파수를 운용하여 레이더의 탐지 성능을 개선한다. 도 3은 본 발명에 따른 레이더 시스템의 탐지 기법의 흐름도를 도시한다.Hereinafter, a detection technique of the radar system according to the present invention will be described. According to the present invention, a common frequency range having a high RCS value is selected for various target shapes, and a radar detection performance is improved by operating a plurality of frequencies based on the common frequency range. 3 shows a flow chart of a detection technique of a radar system according to the present invention.
상기 레이더 시스템의 탐지 기법은 도 3에 도시된 바와 같이, 파라미터 설정 단계(S105), 탐지 목표 RCS 값 지정 단계(S110), RCS 임계값 설정 단계(S115), 대역별 주파수 대역 선별 단계(S120), 공통 주파수 범위 선별 단계(S125) 및 운용 주파수 설정 단계(S130)를 포함한다. 또한, 상기 레이더 시스템의 탐지 기법은 수신 SNR 비교 단계(S135), 운용 주파수 가변 단계(S140), 3차원 궤적 정보 확인 단계(S145)을 더 포함할 수 있다.3, the detection technique of the radar system includes a parameter setting step S105, a detection target RCS value designation step S110, an RCS threshold value setting step S115, a frequency band selection step S120, A common frequency range selection step S125, and an operation frequency setting step S130. In addition, the detection technique of the radar system may further include a reception SNR comparison step (S135), an operation frequency variable step (S140), and a three-dimensional trajectory information confirmation step (S145).
먼저, 상기 파라미터 설정 단계(S105)는 상기 목표물에 대한 복수의 형태들을 포함하는 파라미터들을 설정한다. 이때, 상기 복수의 형태들은 구, 원뿔 구, 환형 원뿔 및 이중 원뿔 중 적어도 하나이고, 상기 파라미터들은 꼭지각, 반지름 및 지름을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. First, the parameter setting step (S105) sets parameters including a plurality of types for the target. The plurality of shapes may be at least one of a sphere, a cone, an annular cone, and a double cone, and the parameters may include a vertex angle, a radius, and a diameter.
다음으로, 상기 탐지 목표 RCS 값 지정 단계(S110)는 상기 목표물에 대한 탐지 목표 RCS 값을 지정한다. 구체적으로 상기 파라미터 설정 단계(S105)에서, 탐지 대상 목표물에 대하여 여러 가지 형태 (구, 원뿔 구, 환형 원뿔, 이중 원뿔)를 설정한다. 본 발명의 실시예에 해당하는 목표물의 형태와 그에 따른 반사파의 종류는 도 1에 나타내었다. 한편, 상기 탐지 목표 RCS 값 지정 단계(S110)와 관련하여, 설정된 여러 형태의 탐지 대상 목표물에 대하여 각각의 파라미터(꼭지각 θ, 반지름 a 및 지름 D)를 설정하기 위해 탐지하고자 하는 탐지 목표 RCS 값을 전체 탐지 주파수 범위(0~18GHz) 내의 평균값으로 지정한다. 또한, 각각의 탐지 대상 목표물에 대하여 주파수 밴드(L band, S band, C band, X band, Ku band)에 따른 RCS 값을 확인한다. 이때, 레이더로부터 입사되는 신호는 목표물의 전면부에 수직 입사함을 가정한다. Next, the detection target RCS value designation step (S110) designates a detection target RCS value for the target. Specifically, in the parameter setting step (S105), various shapes (spheres, cones, annular cones, double cones) are set for the target to be detected. The shape of the target and the type of the reflected wave corresponding to the embodiment of the present invention are shown in FIG. Meanwhile, with respect to the detection target RCS value designation step (S110), the detection target RCS value to be detected is set to be set in order to set respective parameters (vertex angle θ, radius a and diameter D) It is specified as an average value within the entire detection frequency range (0 to 18 GHz). Also, the RCS value according to the frequency band (L band, S band, C band, X band, Ku band) is checked for each target to be detected. At this time, it is assumed that a signal incident from the radar is incident perpendicularly to the front surface of the target.
다음으로, 상기 RCS 임계값 설정 단계(S115)는 탐지 대상 목표물에 대하여 주파수 대역마다 RCS (Radar Cross Section) 대역별 임계값을 설정한다. 또한, 상기 대역별 주파수 대역 선별 단계(S120)는 상기 목표물에 대하여 RCS 값이 상기 대역별 임계값보다 높은 주파수 대역을 상기 주파수 대역마다 선별한다. 즉, 상기 주파수 밴드 마다 임계값을 설정하여 상기 각각의 탐지 대상 목표물이 높은 RCS 값을 가지는 주파수 범위를 선별한다. 상기 임계값을 설정하는 기준은 상기 각각의 주파수 밴드 내에서 상기 각각의 탐지 대상 목표물의 최대 RCS 값과 최소 RCS 값에 대한 중간값 또는 상기 각각의 주파수 밴드 내에서 각각의 탐지 대상 목표물에 대한 RCS 값의 평균값으로 설정하며, 해당 주파수 밴드에서 상기 탐지 대상 목표물의 RCS 값이 상기 임계값을 초과하는 주파수 범위를 1차적으로 선별한다. 이와 같은 과정을 모든 목표물에 대하여 동일하게 시행한다.Next, the RCS threshold value setting step S115 sets a threshold value for each RCS (Radar Cross Section) band for each frequency band with respect to the target to be detected. In addition, the frequency band selection step S120 may select a frequency band having a higher RCS value than the threshold value for each frequency band. That is, a threshold value is set for each frequency band, and a frequency range in which each of the detection targets has a high RCS value is selected. The criterion for setting the threshold value may be an intermediate value for a maximum RCS value and a minimum RCS value of each target object within the respective frequency bands or an RCS value for each target object within the respective frequency bands And primarily selects a frequency range in which the RCS value of the target object exceeds the threshold value in the frequency band. The same procedure is applied to all targets.
다음으로, 공통 주파수 범위 선별 단계(S125)는 상기 대역별 주파수 대역이 공통되는 범위인 공통 주파수 범위를 선별한다. 즉, 상기 주파수 밴드마다 상기 1차적으로 선별된 주파수 범위에서 각각의 탐지 대상 목표물에 대해 공통적인 부분을 재선별 하는 과정을 거친 후, 상기 재선별된 부분, 즉 공통주파수 범위를 레이더의 운용 주파수 범위로 사용한다. 즉, 상기 운용 주파수 설정 단계(S130)는 상기 공통 주파수 범위를 다수의 레이더에 대한 복수의 운용 주파수들을 설정한다. 이와 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 다양한 형태의 목표물에 대한 주파수에 따른 RCS 변동 결과를 도시한다. 즉, 탐지하고자 하는 전체 탐지 주파수 범위 내의 탐지 목표 RCS 값이 10cm2인 구, 원뿔 구, 환형 원뿔, 이중 원뿔 형태의 탐지 대상 목표물에 대한 RCS 값의 변동을 주파수에 따라 나타내었다. 이와 관련하여, 표 1에는 앞선 언급한 알고리즘을 이용하여 도출한 공통주파수 범위를 나타내었다. Next, the common frequency range selection step S125 selects a common frequency range that is a common range of the band-specific frequency bands. That is, after a process of re-selecting a common portion for each target object in the frequency band that has been primarily selected for each frequency band, the re-selected portion, that is, the common frequency range, . That is, the operation frequency setting step (S130) sets a plurality of operating frequencies for a plurality of radars in the common frequency range. In this regard, Figure 4 shows the frequency-dependent RCS variation results for various types of targets in accordance with the present invention. In other words, the variation of the RCS value for the target of the detection target RCS value of 10 cm 2 within the entire detection frequency range to be detected is expressed according to frequency in the spheres, cones, annular cones, and double cones. In this regard, Table 1 shows the common frequency range derived using the algorithm described above.
(1~2GHz)L band
(1 to 2 GHz)
(2~4GHz)S band
(2 to 4 GHz)
(4~8GHz)C band
(4-8 GHz)
(8~12GHz)X band
(8-12 GHz)
(12~18GHz)Ku band
(12 to 18 GHz)
2.67 ~ 2.79
3.31 ~ 3.612.04 ~ 2.35
2.67-2.79
3.31-3.61
5.97 ~ 6.05
6.19 ~ 6.75
7.07 ~ 7.09
7.34 ~ 7.355.43 to 5.50
5.97-6.05
6.19 to 6.75
7.07 to 7.09
7.34-7.35
9.58 ~ 9.72
10.21 ~ 10.458.95 to 9.26
9.58 to 9.72
10.21 ~ 10.45
12.77 ~ 13.02
13.34 ~ 13.65
15.37 ~ 15.53
16.07 ~ 16.16
16.48 ~ 16.7912.09 ~ 12.34
12.77 to 13.02
13.34 to 13.65
15.37 to 15.53
16.07 ~ 16.16
16.48 to 16.79
표 1에서 표시된 바와 같이, 공통주파수 범위의 단위는 GHz이다. As shown in Table 1, the unit of common frequency range is GHz.
다음으로, 상기 수신 SNR 비교 단계(S135)는 상기 복수의 운용 주파수들에서 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 좌표의 수신 SNR을 비교한다. 이후, 상기 운용 주파수 가변 단계(S140)에서 상기 복수의 운용 주파수들을 가변하면서, 상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 선정한다. 따라서, 상기 공통주파수 범위들 중 하나 이상의 범위를 사용하여 주파수 가변 기법을 적용한다. 즉, 각각의 운용 주파수에서 생성된 목표물에 대한 3차원 궤적 좌표의 수신 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 비교하여 상기 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수의 3차원 궤적 좌표를 선택함으로써 운용 주파수가 가변되도록 한다. Next, the received SNR comparison step (S135) compares the received SNRs of the three-dimensional locus coordinates with respect to the target at the plurality of operating frequencies. Thereafter, in the operating frequency varying step S140, the operating frequencies varying the plurality of operating frequencies and having the maximum received SNR are selected. Thus, one or more of the common frequency ranges are used to apply the frequency varying technique. That is, by comparing the received SNR (Signal-to-Noise Ratio) of the three-dimensional trajectory coordinates with respect to the target generated at each operating frequency and selecting the three-dimensional trajectory coordinates of the corresponding operating frequency at which the SNR is maximized, .
마지막으로, 상기 3차원 궤적 정보 확인 단계(S145)는 상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 이용하여 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 정보를 확인한다.Finally, in the step S145, the three-dimensional trajectory information confirmation step confirms the three-dimensional trajectory information of the target using the operating frequency at which the received SNR is maximized.
도 5는 본 발명에 따른 다중 경로(multipath) 환경에서 주파수 가변이 적용된 궤적 정보의 RMSE 성능 비교를 나타내는 도면이다. 즉, 도 5는 탐지하고자 하는 전체 탐지 주파수 범위 내의 탐지 목표 RCS 값이 10cm2인 구형 목표물에 관하여 상기 주파수 가변 기법이 적용된 결과를 나타내었다. 2.76 GHz와 6.25 GHz의 2개의 운용 주파수를 사용할 경우 수신 신호들의 SNR 값 차이가 0dB일 때 multipath가 존재하지 않는 환경의 성능과 근접함을 확인할 수 있다. 그러나 수신 신호들의 SNR 값 차이가 10dB, 30dB로 증가하게 될 경우 SNR의 이득이 점차 줄어들어 기존 다중경로 채널의 RMSE 성능에 접근하게 됨을 확인할 수 있다. FIG. 5 is a diagram illustrating a comparison of RMSE performance of locus information to which a frequency variable is applied in a multipath environment according to the present invention. That is, FIG. 5 shows a result of applying the frequency variable technique to a spherical target having a detection target RCS value of 10 cm 2 within the entire detection frequency range to be detected. When two operating frequencies of 2.76 GHz and 6.25 GHz are used, it can be confirmed that the SNR value difference of the received signals is close to the performance of the environment in which there is no multipath when the difference is 0 dB. However, if the difference of the SNR values of the received signals increases to 10 dB and 30 dB, the gain of the SNR gradually decreases and the RMSE performance of the conventional multipath channel approaches.
따라서 본 발명은 다양한 형태를 가지는 목표물의 공통주파수 범위를 다수의 운용 주파수로 이용하여 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 선택함으로써 다양한 형태를 가지는 목표물을 탐지하기 위한 레이더 시스템의 탐지 성능을 높일 수 있으며, multipath 환경에서의 성능 향상이 기대된다.Therefore, the present invention can improve the detection performance of a radar system for detecting various types of targets by selecting a corresponding operating frequency at which SNR is maximized by using a common frequency range of a target having various forms as a plurality of operating frequencies , it is expected to improve performance in a multipath environment.
이상에서 실시예를 제시하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명이 추구하는 범위로부터 벗어나지 않는 부분에서 수정과 변형이 가능하다. While the present invention has been described with reference to the embodiment, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and variations may be made without departing from the scope of the present invention.
이상에서는, 본 발명에 따른 레이더 시스템의 탐지 기법에 대해 살펴보았다. 이하에서는, 본 발명의 다른 양상에 따른 레이더 시스템의 탐지 장치에 대해 살펴보기로 한다. 한편, 전술된 레이더 시스템의 탐지 기법에 대한 내용은 상기 레이더 시스템의 탐지 장치와 결합되어 이용될 수 있다.In the foregoing, the detection technique of the radar system according to the present invention has been described. Hereinafter, a radar system detection apparatus according to another aspect of the present invention will be described. On the other hand, the content of the detection technique of the radar system described above can be used in combination with the detection apparatus of the radar system.
이와 관련하여, 도 6은 본 발명에 따른 레이더 시스템의 탐지 장치의 상세한 구성을 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 레이더 시스템의 탐지 장치(200)는 인터페이스부(210), 제어부(220), 및 메모리(230)를 포함한다. In this regard, Fig. 6 shows a detailed configuration of a detection apparatus of a radar system according to the present invention. As shown in FIG. 6, the
상기 인터페이스부(210)는 목표물에 대한 복수의 형태들을 포함하는 파라미터들을 수신한다. 또한, 상기 인터페이스부(210)는 상기 목표물에 대한 탐지 목표 RCS 값을 수신할 수 있다. The
상기 제어부(220)는 탐지 대상 목표물에 대하여 주파수 대역마다 RCS (Radar Cross Section) 대역별 임계값을 설정한다. 또한, 상기 제어부(220)는 상기 목표물에 대하여 RCS 값이 상기 대역별 임계값보다 높은 주파수 대역을 상기 주파수 대역마다 선별하고, 상기 대역별 주파수 대역이 공통되는 범위인 공통 주파수 범위를 선별한다. 또한, 상기 제어부(220)는 상기 공통 주파수 범위를 다수의 레이더에 대한 복수의 운용 주파수들을 설정한다.The
한편, 다수의 레이더에 대한 복수의 운용 주파수들을 설정한 이후에, 상기 제어부(220)는 다음과 같은 동작들을 추가로 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제어부(220)는 상기 복수의 운용 주파수들에서 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 좌표의 수신 SNR을 비교하고, 상기 복수의 운용 주파수들을 가변하면서, 상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 선정할 수 있다. 또한, 상기 제어부(220)는 상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 이용하여 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 정보를 확인할 수 있다. On the other hand, after setting a plurality of operating frequencies for a plurality of radars, the
한편, 상기 메모리(230)는 상기 주파수 대역을 선별하거나 또는 상기 공통 주파수 범위를 설정하는 과정에서 변수들을 저장할 수 있다. 또한, 상기 메모리(230)는 상기 수신 SNR을 비교하고, 상기 해당 운용 주파수를 선정하고, 3차원 궤적 정보를 구하는 과정에서 변수들을 저장할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 인터페이스부(210) 중 특히 출력 인터페이스를 통해 상기 3차원 궤적 정보를 표시할 수 있다.Meanwhile, the three-dimensional trajectory information can be displayed through the
본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 해당 주파수 밴드마다 다양한 형태의 목표물에 대해 각각 기 설정된 임계치보다 높은 RCS를 갖는 공통 주파수를 고려할 경우 기존보다 높은 RCS 값을 획득하여 레이더의 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.According to at least one embodiment of the present invention, when a common frequency having an RCS higher than a predetermined threshold value is considered for various types of targets for each frequency band, a higher RCS value may be acquired to improve the detection performance of the radar have.
또한, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 주파수 가변 기법을 통해 다중 경로(multipath)에서 향상된 성능을 확인할 수 있다.Further, according to at least one embodiment of the present invention, improved performance can be ascertained in a multipath through a frequency varying technique.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.According to a software implementation, not only the procedures and functions described herein, but also each component may be implemented as a separate software module. Each of the software modules may perform one or more of the functions and operations described herein. Software code can be implemented in a software application written in a suitable programming language. The software code is stored in a memory and can be executed by a controller or a processor.
200: 레이더 시스템의 탐지 장치
210: 인터페이스부
220: 제어부
230: 메모리200: Radar system detection device
210: interface unit 220:
230: Memory
Claims (6)
탐지 대상 목표물에 대하여 주파수 대역마다 RCS (Radar Cross Section) 대역별 임계값을 설정하는 RCS 임계값 설정 단계;
상기 목표물에 대하여 RCS 값이 상기 대역별 임계값보다 높은 주파수 대역을 상기 주파수 대역마다 선별하는 대역별 주파수 대역 선별 단계;
상기 대역별 주파수 대역이 공통되는 범위인 공통 주파수 범위를 선별하는 공통 주파수 범위 선별 단계; 및
상기 공통 주파수 범위를 다수의 레이더에 대한 복수의 운용 주파수들을 설정하는 운용 주파수 설정 단계를 포함하는, 레이더 시스템의 탐지 기법.In a radar system detection technique,
An RCS threshold value setting step of setting a threshold for each RCS (Radar Cross Section) band for each frequency band for a target to be detected;
A band-by-band frequency band selection step of selecting a frequency band having an RCS value higher than the band-specific threshold value for each of the frequency bands;
A common frequency range selection step of selecting a common frequency range in which the band-specific frequency bands are common; And
And an operation frequency setting step of setting the plurality of operating frequencies for the plurality of radars to the common frequency range.
상기 복수의 운용 주파수들에서 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 좌표의 수신 SNR을 비교하는 수신 SNR 비교 단계를 더 포함하는, 레이더 시스템의 탐지 기법.The method according to claim 1,
And comparing received SNRs of the three-dimensional locus coordinates to the target at the plurality of operating frequencies.
상기 복수의 운용 주파수들을 가변하면서, 상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 선정하는 운용 주파수 가변 단계를 더 포함하는, 레이더 시스템의 탐지 기법.3. The method of claim 2,
Further comprising an operating frequency varying step of varying the plurality of operating frequencies and selecting a corresponding operating frequency at which the receiving SNR is maximized.
상기 수신 SNR이 최대가 되는 해당 운용 주파수를 이용하여 상기 목표물에 대한 3차원 궤적 정보를 확인하는 3차원 궤적 정보 확인 단계를 더 포함하는, 레이더 시스템의 탐지 기법.The method of claim 3,
Further comprising a three-dimensional trajectory information confirming step of confirming three-dimensional trajectory information on the target using the operating frequency at which the received SNR is maximized.
상기 RCS 임계값 설정 단계 이전에,
상기 목표물에 대한 탐지 목표 RCS 값을 지정하는 탐지 목표 RCS 값 지정 단계를 더 포함하는, 레이더 시스템의 탐지 기법.The method according to claim 1,
Before the RCS threshold setting step,
Further comprising a detection target RCS value designation step of designating a detection target RCS value for the target.
상기 탐지 목표 RCS 값 지정 단계 이전에,
상기 목표물에 대한 복수의 형태들을 포함하는 파라미터들을 설정하는 단계를 더 포함하고,
상기 복수의 형태들은 구, 원뿔 구, 환형 원뿔 및 이중 원뿔 중 적어도 하나이고,
상기 파라미터들은 꼭지각, 반지름 및 지름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템의 탐지 기법.6. The method of claim 5,
Before the detection target RCS value designation step,
Further comprising setting parameters including a plurality of types for the target,
Wherein the plurality of shapes are at least one of a sphere, a cone sphere, an annular cone, and a double cone,
Wherein the parameters include a vertex angle, a radius and a diameter.
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