레이더를 사용하여 탄도 미사일의 기두부를 추적할 때, 표적의 주변에 있는 각종 기만체들은 표적을 추적하는 레이더의 자원 관리에 큰 부담을 준다. 이러한 부담을 줄이기 위해서 레이더에 수신된 동적 RCS 신호로부터 탄도 미사일 기두부의 신호를 분리할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 이미지에서 직선을 추출하는 알고리즘인 허프 변환 방법을 이용하여, 레이더에 수신된 신호로부터 각각의 표적들의 동적 RCS를 분리하는 방법을 제안한다. 기두부와 기만체의 3차원 CAD 모델을 사용하여 표적들의 미세거동을 구현하였다. 또한 미세거동을 가지는 3차원 CAD로부터 표적의 동적 RCS를 계산하고 제안된 알고리즘을 적용하여 알고리즘의 성능을 검증하였다. 시뮬레이션 결과 제안된 방법은 SNR이 10dB에서 미사일 기두부와 기만체의 신호를 분리할 수 있음을 확인하였다.
Although radar target signatures(RTS), such as range profiles have played an important role for target recognition in the X-band radar, they would be less effective when a target is designed to have low radar cross section(RCS). Recently, a number of research groups have conducted the studies on the RTS in the VHF-band where such targets can be better detected than in the X-band. However, there is a lack of work carried out on the mathematical description of the VHF-band RTS. In this paper, chirplet decomposition is employed for modeling of the VHF-band RTS and its performance is compared with that of existing scattering center model generally used for the X-band. In addition, the discriminative signal analysis is performed by chirplet parameterization of range profiles from in an ISAR image. Because the chirplet decomposition takes long computation time, its fast form is further proposed for enhanced practicality.
일반적인 시간 영역에서의 레이더 신호들은 표적의 관측각에 민감하게 변화한다. 따라서 대표적인 시간영역 레이더 신호인 1차원 range profile을 이용하여 구분실험을 하는 경우에 있어서 central moments와 PCA를 결합하여 먼저 특성벡터를 추출한 후 clustering 기법에 기반한 subclass concept을 사용하는 구분기를 사용하여 넓은 관측각에서의 표적인식 성능을 향상시킨 결과들을 보여준다.
추적 레이더는 표적을 추적하기 위해 각도, 거리 및 주파수 추적루프를 사용한다. 특히, 레이더의 거리 추적루프 대역폭은 신호대 잡음비 및 표적의 거리에 따라 타협된 값으로 결정될 수 있다. 반면에 전자전은 레이더가 표적을 추적하지 못하도록 전자공격을 수행한다. 이때 전자전은 레이더의 추적루프 방해를 위해 기만 및 잡음재밍이 수행될 수 있다. 전자전에서는 레이더의 거리추적 대역폭을 추정하여 전자공격에 이용할 수 있다. 이를 위해 레이더 수집변수를 활용하여 레이더 거리추적 대역폭을 추정하는 방법에 대해 연구하였다.
제트엔진 변조(Jet Engine Modulation: JEM)는 회전하는 제트엔진 터빈으로부터의 전자기 산란에 따른 레이더 신호의 주파수 변조 현상이다. JEM은 표적의 고유한 정보를 제공하여 대표적인 레이더 표적 인식 수단으로 활용되나, JEM 성분이 미약하게 존재하는 레이더 관측 범위에서는 JEM에 의한 레이더 표적 인식 성능이 저하될 수 있다. 이에 본 논문에서는 복소 신호의 경험적인 모드분리법(Complex Empirical Mode Decomposition: CEMD)를 이용하여 레이더 신호를 여러 기본성분인 고유 모드 함수(Intrinsic Mode Function: IMF)로 분리하고, 신호의 이심률을 기반으로 이들 IMF를 조합하는 근거를 제공하여 JEM 성분을 추출하는 기법을 제시한다. 다양한 신호에 대한 적용 결과를 통하여 제안된 기법이 JEM의 명확성을 개선하는 한편, JEM 해석의 유효 관측 범위를 확장시킬 수 있음을 입증하였다.
본 논문에서는 시분할 송신과 근거리에서 이동표적 탐지가 가능한 77 GHz 차량레이더용 가상배열 구조 설계에 대해 다루었다. 본 논문에서 기술된 가상배열 구조는 하드웨어의 복잡도, 무게 및 비용 등을 줄일 수 있는 반면, 시분할 송신에 의해 이동표적 탐지 시 수신신호의 위상왜곡으로 안테나 빔의 부엽이 높게 형성된다. 이를 위해 위상이 동일한 부배열 수신신호를 이용하여 안테나 빔의 부엽을 최소 10 dB 이상 억압시켰다. 또한, 근거리에서도 운용되어야 하는 차량레이더는 구면파 형태로 신호가 형성되어 평면파를 가정하는 빔 형성을 통해서는 빔 왜곡이 발생한다. 이를 위해 각 표적거리에 대해 관심 빔 조향 영역($-30^{\circ}{\sim}+30^{\circ}$)의 중심이 되는 정면 방향(${\phi}_{com}=0^{\circ}$)의 신호를 각 수신신호에 보정하여 안테나 빔의 왜곡된 주엽 형태를 회복시키고, 10~15 dB 정도 부엽 성능을 개선하였다.
멀티 캐리어 레이더는 수신 신호로부터 표적의 탐지 및 파라메타 추출을 수행하게 되므로, 신호처리에 앞서 재머 신호가 영향을 주는 채널을 배제시키거나, 재머가 억압된 신호를 이용해서 신호처리를 수행해야 한다. 본 연구에서는 멀티캐리어 레이더에서 재머 채널을 구분하고, 재머가 억제된 신호를 생성하는 방법을 제시한다. 재머 채널 구분을 위해서는 각 채널로부터 얻어진 공분산 행렬의 표적신호 및 재머 성분을 포함하는 고유벡터(eigenvector)의 각 스펙트럼(angular spectrum) 특성을 이용한다. 수학적 분석에 의해 재머 채널의 구분 기준 근거를 제시하며, 고유벡터 분석에 의해 재머가 억압된 신호를 생성할 수 있음을 보인다. DOA(Direction Of Arrival) 추정 시뮬레이션을 통해서 제시된 방법이 재머 채널 구분 및 재머가 억압된 신호를 효과적으로 생성할 수 있음을 보인다.
3차원 다기능 레이더는 다수의 표적을 실시간으로 탐지, 추적하여 표적의 거리, 속도, 각도 정보를 추출하고 유도탄과의 교신을 통해 표적 위치 정보를 제공하는 최신 레이더이다. 본 논문에서는 다기능 레이더의 핵심 구성품이라 할 수 있는 고속 다중 DSP가 적용된 실시간 신호 처리기의 설계, 제작 및 성능 시험 결과에 대해 소개하였다. 기존의 CFAR 탐지 성능에 비해 열악한 클러터 환경에서 표적의 탐지 성능이 개선된 CFAR 알고리즘과 변별기 추정 방식을 이용한 정밀 표적 위치 측정 방법 및 최소값 추정 방식을 이용한 잡음 재밍 판단 알고리즘 등의 구현 결과들을 소개하였고, 성능 입증 시험을 통한 시험 결과들을 제시하였다.
In this paper, we have described a Simulated Radar Target Generation Equipment(SRTGE) for evaluating the performance of a developed radar system. In order to change a simulated target range(or time delay), the variable optical delay line structure is used in SRTGE, In addition, SRTGE is required to generate a target return signal which is composed of variable amplitude and Doppler velocity. The interference such as noise jamming and clutter is also produced from SRTGE for evaluating ECCM(Electronic-Counter-Counter Measure) capability of radar.
본 논문에서는 레이더를 이용한 표적 길이 추정 정확도를 향상시키기 위한 방법에 관해 소개한다. 레이더 수신신호를 통해 만들어지는 고해상도 거리측면도(HRRP: High Resolution Range Profile)은 표적의 1차원적인 산란 특성을 나타내며, HRRP에서의 피크(peak)는 전자기파를 강하게 산란시키는 산란점(scattering center)을 의미한다. 추출된 산란점을 이용하여 레이더 가시선 방향(RLOS: Radar Line of Sight)의 길이인 표적 종방향 거리(downrange) 길이를 추정하며, 표적과 레이더 가시선 방향이 이루는 각도를 통해 표적의 실제 길이를 추정한다. 길이 추정의 정확도를 향상시키기 위해, HRRP를 이용하는 방법보다 정확하게 산란점을 추출하기 위한 방법인 매개변수 추정방법(parametric estimation method)을 이용할 수 있다. 매개변수 추정방법은 산란점 개수가 결정된 후에 적용되며, 따라서 산란점 개수 추정의 정확도에 크게 영향을 받는다. 본 논문에서는 레이더를 통한 표적 길이 추정 정확도를 향상시키기 위해, 정보 이론적 판단 기준에 바탕을 둔 신호원 수 추정방법인 AIC (Akaike Information Criteria), MDL (Minimum Descriptive Length), GLE (Gerschgorin Likelihood Estimators)방법들을 이용하여 산란점 개수를 추정하였다. 매개변수 추정방법으로 ESPRIT기법을 이용하여, 간단한 표적 캐드 모델에 대한 길이 추정 시뮬레이션을 수행하였으며, GLE방법이 산란점 개수 추정과 표적 길이 추정에 우수한 성능을 보임을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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