International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제8권1호
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pp.54-65
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2007
Parameter optimization technique is applied to planning UAVs(Unmanned Aerial Vehicles) path under artificial enemy radar threats. The ground enemy radar threats are characterized in terms of RCS(Radar Cross Section) parameter which is a measure of exposure to the radar threats. Mathematical model of the RCS parameter is constructed by a simple mathematical function in the three-dimensional space. The RCS model is directly linked to the UAVs attitude angles in generating a desired trajectory by reducing the RCS parameter. The RCS parameter is explicitly included in a performance index for optimization. The resultant UAVs trajectory satisfies geometrical boundary conditions while minimizing a weighted combination of the flight time and the measure of ground radar threat expressed in RCS.
표적의 RCS(Radar Cross Section)는 레이더 탐지 성능을 결정하는데 중요한 요소이므로 표적을 효율적으로 탐지하기 위해 RCS가 크게 나타나는 위치에 레이더를 배치하는 것이 유리하다. 그러나 표적의 RCS와 함께 표적과 레이더 간의 거리 또한 레이더에 수신되는 신호의 강도를 결정하는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 탄도미사일을 대상으로 동일한 횡축 선상에서 위치를 변경하면서 표적을 관측하였을 때 레이더에 수신되는 전력을 계산하고, 탐지 효율을 높이기 위한 레이더 배치 방안에 대해 연구하였다.
탄도미사일은 속도가 빠르고 발사지점에서 목표지점까지 비행시간이 짧아 탐지/추적 및 요격에 많은 제한이 있다. 탄도미사일의 요격 성공률을 높이기 위해서는 발사 이후 조기에 발견하여 비행 항적을 오랫동안 추적하는 것이 중요하다. 레이더로 표적을 탐지할 때 중요한 파라미터는 표적의 Radar Cross Section(RCS) 인데, 탄도미사일이 비행하는 궤적 동안 관측 방향에 따라 RCS 값이 크게 변화한다. 본 논문에서는 북한 동해안에서 우리나라로 탄도미사일이 발사되었을 경우를 가정하여 육상 특정 지점에서와 동해상 특정 해역에 전개한 함정에서 각각 미사일을 관측하였을 때 미사일의 RCS 특성을 비교 분석 하였다.
Many technologies are being studied to reduce the RCS(Radar Cross Section) of stealth aircraft. Most RCS-reduction technlogies correspond to platforms. It is important to identify factors that RCS performance through simulation analysis of aircraft Mounted equipment. In particular, there are no studies of RCS performance in the radar frequency band when antenna transmit signals are applied. In this paper, the RCS performance variation on the transmit signal on/off of antennas mounted on a stealth aircraft was verified. Antennas were selected for each frequency band and simulated analysis to the RCS performance changes during antenna transmitting signal. Finally, to verify the characteristics of the change in RCS performance, RCS test measurements on the low-profile antenna transmit signal on/off were performed. In addintion, antenna RCS test measurement was performed according to the change of transmit signal power output. As a result, it was confirmed that there is no change in RCS performance when an antenna transmit signal is applied.
레이더 물표에 대한 반사성능은 RCS(Radar Cross Section)에 의하여 결정된다. 형상이 비교적 간단한 물체에 대해서는 고유함수 접근법에 의하여 RCS를 정확하게 예측할 수 있으나, 해상물표와 같은 복잡한 물표에 대해서는 저주파 및 고주파 산란해석 기법 등을 이용하여 근사적인 해를 찾을 수밖에 없고 계산적으로도 복잡하다. 본 연구에서는 수신신호의 파라미터를 정도 높게 추정할 수 있는 MUSIC 알고리즘을 이용하여 RCS 값을 근사적으로 구할 수 있는 레이더 신호모델을 제안한다. 제안된 방법에서는 레이더 물표는 산란체의 링으로서 가정되고 레이더 물표로부터 반사된 신호들의 진폭은 통계적 성질을 지니고 분포하게 된다. 결과적으로 제안된 레이더 신호모델에 MUSIC 알고리즘이 적용되고, 레이더 물표의 RCS는 간단한 대수적인 방법으로 계산된다.
The radar cross section (RCS) of a warship is one of the most important design features in terms of her survivability in hostile environments. Ocean waves continuously changes the attitude of an objective warship to hostile radar and distorts the RCS as a result. This paper presents a dynamic RCS analysis technique and procedure that considers temporal ship motion. First, data sets are prepared for ship motions in 6 degrees of freedom, which are numerically simulated for an objective warship via frequency to time domain conversion with response amplitude operators and specified ocean wave spectra. Second, a series of RCS analysis models are transformed geometrically by referring to ship motion data sets. Finally, temporal RCS analyses are carried out with the RCS simulation code, SYSCOS. As an example, RCS analysis results are given for a virtual warship, which show that ship motions temporally change RCS values and cause RCS reduction compared with static value in terms of mean values.
Scattering center extraction schemes for radar cross section reduction of large complex targets, like warships, was developed, which are an 1-D radar image method(range profile), and a direct analysis based on an object precision method. The analysis result of partial dihedral model shows that the presented direct analysis method is more efficient than the 1-D radar image method for scattering center extraction of interested targets, in terms of radar cross section reduction design, not signal processing. In order to verify the accuracy of the direct analysis method, a scattering center analysis of an naval weapon system was carried out, and the result was coincident with that of another well-known RCS analysis program. Finally, an analysis result of RCS and its scattering center of an 120m class warship-like model presented that the direct analysis method can be an efficient and powerful tools for radar cross section reduction of large complex targets.
레이더 물표에 대한 반사성능은 RCS(Radar Cross Section)에 의하여 결정된다. 형상이 비교적 간단한 물체에 대해서는 고유함수 접근법에 의하여 RE를 정확하게 예측할 수 있으나, 해상물표와 같은 복잡한 물표에 대해서는 저주파 및 고주파 산란해석 기법 등을 이용하여 근사적인 해를 찾을 수 밖에 없고 계산적으로도 복잡하다. 본 연구에서는 수신신호의 파라미터를 정도 높게 추정할 수 있는 MUSIC 알고리즘을 이용하여 RCS 간을 근사적으로 구할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 제안된 방법에 서는 레이더 물표는 산란체의 링으로서 가정되고 레이더 물표로부터 반사된 신호들의 진폭은 통계적 성질을 지니고 분포하게 된다. 결과적으로 제안된 레이더 신호모델에 MUSIC 알고리즘이 적용되고, 레이더 물표의 RCS는 간단한 대수적인 방법으로 계산된다.
레이더를 이용하여 표적을 탐지함에 있어 표적의 Radar Cross Section(RCS)은 매우 중요한 요소이다. 동일한 표적이라도 레이더를 바라보는 방향에 따라 RCS 값이 크게 차이 나며, 레이더로 표적을 탐지하는 확률을 높이기 위해 RCS가 크게 나타나는 곳에 레이더를 배치하는 것이 유리하다. 북한의 탄도미사일은 우리의 안보에 큰 위협이 되고 있으며, 탄도미사일 방어를 위해 레이더를 이용하여 미사일을 조기에 탐지하여 추적하여야한다. 본 논문에서는 탄도미사일의 RCS 특성과 북한 탄도미사일의 탄도를 분석하여 탄도미사일의 탐지확률을 높이기 위한 레이더 배치 방안을 제시하였다.
본 논문은 복잡한 형태를 갖는 운동중의 물체인 소형금속제항공기의 RCS(Radarcrosssection)을 항공기도면에서 간단한 모형으로 가정하여 고정파장의 경우 전면에서 본 RCS를 Relativy phase method와 Random phase nlethod로 그의 이론치를 계산했고, 항공기(cessna 305)를 X 공항을 중심으로 170° 방향으로 비행시키고 11cm 파 Radar로 추적하여 최대탐지거리를 얻어 RCS를 측정한 치와 이론치를 비교한 결과 거의 일치함을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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