This paper presents the results of the design and implementation of the airborne pulse doppler radar signal processor using high multi-DSP for the multi-function radar capability such as short-range, midium-range, and long-range depending on the mission of the vehicle. Particularly, the radar signal processor is developed using two DSP boards in parallel for the various radar signal processing algorithm. The key algorithms include LFM chirp waveform-based pulse compression, MTI clutter filter, MTD processor, adaptive CFAR, and clutter map. Especially airborne moving clutter Doppler spectrum compensation algorithm such as TACCAR is implemented for the multi-mode airborne radar system. The test results shows the good Doppler spectral separation for the clutter and the moving target in the flight test environment using helicopter
본 논문에서는 공간 및 전원에 제약사항이 존재하는 함정용 다기능레이다의 생존성 향상을 위해 고속 연산용 DSP를 GPU로 대체 가능성을 검토하기 위한 연구를 수행하였다. 성능비교를 위해 동일한 알고리즘으로 DSP와 GPU상에 신호처리기를 구현하였으며, 다기능 추적 레이다 비디오 신호에 대해 응답속도 측면에서 비교를 수행하였다. 성능비교 결과 전체 신호처리 응답속도는 최소 95 us에서 328 us로 GPU가 DSP대비 1.2배~4.1배 우세하였다. 이 연구를 통해 DSP대비 GPU의 성능은 향후 함정용 다기능레이다 뿐 아니라 고속연산이 필요한 레이다신호처리장치를 대체할 수 있을 것으로 예상된다.
A novel method for extracting frequency slippage signal from radar full pulse sequence is presented. For the radar full pulse sequence received by radar interception receiver, radio frequency (RF) and time of arrival (TOA) of all pulses constitute a two-dimensional information sequence. In a complex and intensive electromagnetic environment, the TOA of pulses is distributed unevenly, randomly, and in a nonstationary manner, preventing existing methods from directly analyzing such time series and effectively extracting certain signal features. This work applies Gaussian noise insertion and structure function to the TOA-RF information sequence respectively such that the equalization of time intervals and correlation processing are accomplished. The components with different frequencies in structure function series are separated using empirical mode decomposition. Additionally, a chaos detection model based on the Duffing equation is introduced to determine the useful component and extract the changing features of RF. Experimental results indicate that the proposed methodology can successfully extract the slippage signal effectively in the case that multiple radar pulse sequences overlap.
A computationally efficient implementation of the progressive edge-growth algorithm is presented. This implementation uses an array of red-black (RB) trees to manage the layered structure of check nodes and adopts a new strategy to expand the Tanner graph. The complexity analysis and the simulation results show that the proposed approach reduces the computational effort effectively. In constructing a low-density parity check code with a length of $10^4$, the RB-tree-array-based implementation takes no more 10% of the time required by the original method.
This paper introduced a scheme for finding an optimal association matrix that represents the relationships between the measurements and tracks in multi-target tracking of Radar system. We considered the relationships between targets and measurements as MRF and assumed a priori of the associations as a Gibbs distribution. Based on these assumptions, it was possible to reduce the MAP estimate of the association matrix to the energy minimization problem. After then, we defined an energy function over the measurement space, that may incorporate most of the important natural constraints.
도플러 처리(Doppler processing) 기능은 잔류(residue) 클러터(clutter)의 제거뿐만 아니라 위상정합누적(coherent integration)을 수행하므로, 펄스 도플러 레이더에 있어서 가장 핵심적인 역할을 수행한다. 디지털 신호처리기(DSP : digital signal processor)의 성능향상과 더불어 DSP를 이용한 구현이 점점 일반화 되어가고 있다. 도플러 처리기가 입력신호를 실시간으로 처리하기 위해서는, 다중 DSP를 이용한 병렬처리 개념이 일반적으로 사용되어야 한다. 본 논문에서는 아날로그 디바이스사의 ADSP21060 8개를 탑재한 Morocco-2 보드를 사용하여 MTI(moving target indicator)필터, 도플러 필터뱅크(DFB : Doppler filter bank) 및 제곱검출기(square-law detector) 등으로 구성된 프로그램 가능한 구조의 도플러 처리기를 구성하였다. 위상정합처리구간(CPI : coherent processing interval) 동안 수신된 입력데이터의 분배(distribution)시간, 출력데이터의 전송(transfer)시간 및 알고리즘 수행에 소요되는 연산시간 등을 수식으로 표현하여, 전체 처리시간과 도플러 처리기 구현에 소요되는 DSP의 수를 예측하였다. 또한 레이더 운용에 필요한 각종 타이밍신호 및 모의 표적신호를 발생할 수 있는 TSG(timing signal generator)를 이용하여 도플러 처리기의 실시간 연산기능을 확인하였다.
실환경에서 레이더 시스템의 성능 평가를 수행하는 것은 시간이나 비용의 제한조건이 많으므로, 이를 시험하기 위한 표적 신호 모의 장치가 반드시 필요하다. 본 논문은 고해상도의 거리 프로파일 또는 영상을 형성하거나 혹은 추적의 정확도를 올리기 위하여 점차적으로 광대역을 사용하는 레이더의 최신 동향에 따라 이를 시험하기 위한 표적신호 모의방법을 제시하였다. 송신신호를 직접 고속 샘플링하여 디지털 메모리를 이용한 시간 지연을 통해 구현하는 방법과 스트레치 프로세싱을 사용하는 시스템을 위한 비트 주파수 생성을 이용하는 방법에 대하여 기술하고, 각 방법이 광대역 파형의 표적을 모의할 때 가져야 할 조건을 제시하였다. 또한, 디지털 메모리 방식에 비트 주파수를 추가하는 방법을 제시하였다. 시뮬레이션을 통해 제시된 방법을 비교하고 타당함을 보였다.
Inverse synthetic aperture radar(ISAR)를 이용하여 콘크리트의 비파괴 검사시 필요한 적정 주파수 대역폭을 결정하기 위해 주파수 합성을 실시하였다. 콘크리트 시편의 내부를 영상화하기 위한 레이더 신호처리 기법을 이용하여 레이더 주파수 2~3.4 GHz, 3.4~5.8 GHz 대역에서 무근 콘크리트 시편과 내부 공동 또는 철근이 있는 콘크리트 시편을 대상으로 실험하였다. 분해능을 높이기 위해 두 측정 주파수 대역을 합성한 2~5.8 GHz대역에서 신호처리를 하여 영상화 결과를 향상시켰다. 주파수 대역폭 변화에 따른 콘크리트 시편 비파괴 검사 결과의 영향을 분석하였다.
본 논문은 다중대역 및 다중모드의 레이다 기능을 갖는 새로운 SDR(Software Defined Radar) 플랫폼의 개발 결과를 제시한다. SDR 하드웨어 플랫폼은 다중대역의 S, X, 그리고 K 밴드의 교체 가능한 RF 송수신기 및 안테나 모듈과 프로그램 가능한 신호처리기 모듈로 구현된다. 소프트웨어 플랫폼은 다중모드의 CW, Pulse, FMCW, LFM Chirp 파형 발생과 적응 가능한 신호처리 알고리즘 라이브러리 모듈 및 개방형 API 소프트웨어 모듈로 구현된다. SDR 플랫폼의 레이다 통합시험을 통하여 동작 성능을 실시간으로 검증하였으며, 또한 현장 활용시험을 통하여 지상 표적 및 비행체 드론 표적을 성공적으로 탐지하여 시험 결과를 제시하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권9호
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pp.3559-3571
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2015
This paper addresses the problem of signal acquisition with a sparse representation in a given orthonormal basis using fewer noisy measurements. The authors formulate the problem statement for randomly measuring with strong signal noise. The impact of white Gaussian signals noise on the recovery performance is analyzed to provide a theoretical basis for the reasonable design of the measurement matrix. With the idea that the measurement matrix can be adapted for noise suppression in the adaptive CS system, an adapted selective compressive sensing (ASCS) scheme is proposed whose measurement matrix can be updated according to the noise information fed back by the processing center. In terms of objective recovery quality, failure rate and mean-square error (MSE), a comparison is made with some nonadaptive methods and existing CS measurement approaches. Extensive numerical experiments show that the proposed scheme has better noise suppression performance and improves the support recovery of sparse signal. The proposed scheme should have a great potential and bright prospect of broadband signals such as biological signal measurement and radar signal detection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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