Two-color 적외선 탐색기는 표적의 대응 능력과 배경 잡음이 존재하는 상황에서 효율적인 표적 추적을 위해 두 개의 검출 대역을 사용한다. 본 논문은 Two-color 탐색기의 검출 대역 선정에 관한 연구이다. 검출 대역을 선정하기 위해, 표적, 섬광탄, 및 배경 잡음의 적외선 방사 특성을 분석하고, 수신 전력과 깊이 관련된 대기 투가 특성, 검출 가능 거리, 배경 잡음의 영향, 신호 대 잡음비 등의 특성을 분석한다. 분석 결과, two-color 적외선 탐색기의 적절한 대역은 표적 검출을 위한 3$\mu\textrm{m}$~5$\mu\textrm{m}$ 대역과 반대응 능력을 위한 $1.5\mu\textrm{m}$~1.7$\mu\textrm{m}$ 대역으로 나타났다. 본 논문의 연구 결과는 two-color 탐색기의 추후 연구에 중요한 역할을 할 것이다.
Two-color 적외선 탐색기는 표적의 대응 능력과 배경 잡음이 존재하는 상황에서 효율적인 표적 추적을 위해 두 개의 검출 대역을 사용한다. 본 논문은 Two-color 탐색기의 검출 대역 선정에 관한 연구이다. 검출 대역을 선정하기 위해, 표적, 섬광탄, 및 배경 잡음의 적외선 방사 특성을 분석하고, 수신 전력과 깊이 관련된 대기 투가 특성, 검출 가능 거리, 배경 잡음의 영향, 신호 대 잡음비 등의 특성을 분석한다. 분석 결과, two-color 적외선 탐색기의 적절한 대역은 표적 검출을 위한 3$\mu\textrm{m}$~5$\mu\textrm{m}$ 대역과 반대응 능력을 위한 $1.5\mu\textrm{m}$~1.7$\mu\textrm{m}$ 대역으로 나타났다. 본 논문의 연구 결과는 two-color 탐색기의 추후 연구에 중요한 역할을 할 것이다.
A two-color infrared (IR) seeker employs two detection-bands for efficient target tracking under countermeasures and background noises. This paper describes a study on the detection-band selections for the two-color seeker. To select the detection-bands, we analysis infrared radiation characteristic...
A two-color infrared (IR) seeker employs two detection-bands for efficient target tracking under countermeasures and background noises. This paper describes a study on the detection-band selections for the two-color seeker. To select the detection-bands, we analysis infrared radiation characteristics of a target, a flare, and background noises and then other characteristics closely related with the received power, such as the atmospheric transmission, acquisition range, background noise effect, and signal-to-noises. The analysis shows that the pertinent bands of two-color IR seeker are 3 um~5 um for target detection and 1.5 um~l.7 um for counter-countermeasures. The results of our study will play a significant role in the further study of two-color seekers.
A two-color infrared (IR) seeker employs two detection-bands for efficient target tracking under countermeasures and background noises. This paper describes a study on the detection-band selections for the two-color seeker. To select the detection-bands, we analysis infrared radiation characteristics of a target, a flare, and background noises and then other characteristics closely related with the received power, such as the atmospheric transmission, acquisition range, background noise effect, and signal-to-noises. The analysis shows that the pertinent bands of two-color IR seeker are 3 um~5 um for target detection and 1.5 um~l.7 um for counter-countermeasures. The results of our study will play a significant role in the further study of two-color seekers.
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문제 정의
주어진 검출기와 대역폭에 대해서 섬광탄의 검출 가능 거리는 식 1을 만족시키는 거리이다圆. 본 논문에서는 대기 투과 특성을 고려해 섬광탄의 후보 대역에 대해서만 섬광탄 검출 가능 거리를 분석한다. 그림 9는 후보 대역에서 검출 가능 거리를 계산하기 위해 거리에 따른 탐색기에 입사되는 에너지를 보여주고 있다.
본 논문에서는 입사하는 적외선 신호에서 표적 추적에 장애가 되는 표적 이외의 신호를 제거하기 위해 두 개의 검출 대역을 사용하는 two-color 탐색기의 대역을 선정하기 위한 연구를 수행하였다.
더 적합함을 확인하였다. 본 장에서는 근 적외선 대역에서 섬광탄 대역을 선정하기 위한 여러 특성들을 분석한다. 본 논문에서 고려되는 특성은 대기 투과 특성, 검출 가능 거리, 신호간 에너지 비 배경 잡음의 영향 등이다.
가설 설정
그림 9는 후보 대역에서 검출 가능 거리를 계산하기 위해 거리에 따른 탐색기에 입사되는 에너지를 보여주고 있다. 가로축과 나란한 실선으로 나타낸 바와 같이 입사 에너지가 NEP의 10배 이상일 때 섬광탄을 검출할 수 있다고 가정했다. NEP는 황화납 (PbS) 검출기 (D* = 9.
섬광탄에 대한 구체적인 자료들이 군사 비밀로서 취득 불가능하기 때문에 섬광탄의 적외선 방사 모델링은 간접적인 관련 자료들을 근거로 상기 섬광탄의 요구 조건을 만족하도록 두 가지 측면에서 가정하여 수행한다. 첫번째는 섬광탄의 최대 방사 에너지에 대한 가정으로 다음과 같다W31.
제안 방법
주변 환경에 의한 배경 잡음 또한 분리하고자 하는 대상으로 고려하고 있다. 고려되는 적외선 대역은 크게 근 적외선 대역 (near IR band), 중간 적외선 대역 (mid IR band), 원 적외선 대역 (far IR band)으로 나누어 진다出可 표적 대역은 표적의 적외선 분포와 적외선의 대기 투과율을 고려하여 이미 많은 공중 표적 추적 시스템에서 사용되고 있는 중간 적외선 대역의 3“ m~5产 m 대역이 사용되고 있고 본 논문에서 그 근거를 확인한다. 섬광탄 대역은 섬광탄, 표적, 및 배경 잡음의 방사 특성을 근거로 원 적외선 대역보다는 근 적외선 대역이 적합함을 보여준다.
분석 결과, 표적의 효과적인 검출을 위한 표적 대역은 即 m~5“ m가 최적으로서 기존 시스템에서 사용하고 있는 표적 대역과 잘 일치함을 확인하였고 섬광탄 대역은 원 적외선 대역 보다 근적외선 대역이 더 유리한 것을 확인하였다. 그리고 근 적외선 대역에서 보다 세밀한 섬광탄 대역을 선정하기 위해 대기 투과 특성, 검출 가능 거리, 신호 간 에너지 비, 배경 잡음 영향의 파장별 특성을 분석하였다. 우선 대기 투과 특성으로부터 섬광탄 대역으로 고려할 수 있는 후보 대역들을 설정하고 이 후보 대역들에 대해 여러 특성을 비교하였다.
섬광탄 대역은 섬광탄, 표적, 및 배경 잡음의 방사 특성을 근거로 원 적외선 대역보다는 근 적외선 대역이 적합함을 보여준다. 그리고 이 대역 내에서 섬광탄 대역으로 고려되는 후보 대역들을 설정하고 그들을 비교 분석한다. 본 연구 결과는 추후 two- color 탐색기 연구를 위해 중요한 자료로 이용될 것이다
대역 선정을 위해 표적 추적과 관련한 표적, 섬광탄, 배경 잡음으로 주변 환경의 적외선 방사 특성을 분석하였다. 분석 결과, 표적의 효과적인 검출을 위한 표적 대역은 即 m~5“ m가 최적으로서 기존 시스템에서 사용하고 있는 표적 대역과 잘 일치함을 확인하였고 섬광탄 대역은 원 적외선 대역 보다 근적외선 대역이 더 유리한 것을 확인하였다.
의해 결정된다. 따라서 본 논문에서 표적 모델은 주요 구성 요소들의 온도를 유지하면서 형태를 단순화시키고 미세한 온도 변화는 무시한다. 그림 1과 표 1은 공중 표적의 적외선 특성 모델링을 위한 단순화된 표적 모델의 형상과 모델링된 적외선 원 (IR sources)의 온도와 크기를 보여주고 있다.
배경도 잡음에 포함되지만 이들은 전체 FOV에 포함되거나 예측하기 힘들게 발생하므로 다음 절에서 별도로 분석한다.
본 장에서는 근 적외선 대역에서 섬광탄 대역을 선정하기 위한 여러 특성들을 분석한다. 본 논문에서 고려되는 특성은 대기 투과 특성, 검출 가능 거리, 신호간 에너지 비 배경 잡음의 영향 등이다.
본 논문의 구성은 서론에 이어 U장에서 표적 추적과 관련한 적외선 신호들의 파장별 방사 특성을 분석하고 皿장에서는 적외선 방사 특성 분석 결과를 토대로 대역 선정과 관련된 여러 특성들을 비교분석한다. 마지막으로 IV장에서 결론을 맺는다.
본 장에서는 표적 추적과 관련된 적외선 신호들에 대해 간단히 기술하고 그들의 적외선 방사 모델링 결과나 참고 자료를 토대로 파장별 방사 특성을 분석한다. 여기서 고려되는 적외선 신호들은 표적, 섬광탄, 배경 잡음에 의해 방사하는 에너지들이다.
그리고 근 적외선 대역에서 보다 세밀한 섬광탄 대역을 선정하기 위해 대기 투과 특성, 검출 가능 거리, 신호 간 에너지 비, 배경 잡음 영향의 파장별 특성을 분석하였다. 우선 대기 투과 특성으로부터 섬광탄 대역으로 고려할 수 있는 후보 대역들을 설정하고 이 후보 대역들에 대해 여러 특성을 비교하였다. 섬광탄 대역에서 섬광탄 이외의 신호는 잡음点 취급되는데, 파장이 짧을수록 배경 잡음의 영향은 많이 받으나 표적 잡음의 영향은 적게 받고 파장이 길수록 배경 잡음의 영향은 적게 받으나 표적 잡음의 영향은 증가하는 것을 확인하였다.
그러나 여기서는 적용 알고리듬과 탐색기는 고려하지 않고 관심 대상에 의한 대역 선정을 수행하다. 즉, two-color 탐색기에서 사용될 대역들을 선정하기 위한 표적, 섬광탄, 주변 배경 잡음 등의 적외선 에너지의 파장별 방사 특성을 분석하고 대역 선정에 영향을 줄 수 있는 대기 투과 특성, 검출 가능 거리, 배경 잡음의 영향, 신호간 에너지 비의 파장별 특성 등을 분석한다. 본 논문의 관심 표적은 공중 비행체이고, 분리하고자 하는 주요 대상은 섬광탄이다.
그림 4는 섬광탄의 복사 세기를 표적의 후방에서 관측된 복사 세기와 파장별로 비교하고 있다. 추적 시스템의 표적 추적을 방해하기 위해, 표적 대역에서 섬광탄의 에너지가 표적의 에너지보다 2.1 절에서 가정한 바와 같이 2배로 크도록 섬광탄 불꽃의 크기를 반경 H.0[cm]으로 모델링을 하였다. 파장이 긴 원 적외선 대역에서는 표적과 섬광탄의 에너지가 비슷하거나 표적이 다소 크지만, 파장이 짧은 근 적외선 대역에서는 섬광탄 에너지가 훨씬 크거나 임의의 한계 파장보다 작은 영역에서는 섬광탄의 에너지만 존재하는 것을 보여주고 있다.
대상 데이터
즉, two-color 탐색기에서 사용될 대역들을 선정하기 위한 표적, 섬광탄, 주변 배경 잡음 등의 적외선 에너지의 파장별 방사 특성을 분석하고 대역 선정에 영향을 줄 수 있는 대기 투과 특성, 검출 가능 거리, 배경 잡음의 영향, 신호간 에너지 비의 파장별 특성 등을 분석한다. 본 논문의 관심 표적은 공중 비행체이고, 분리하고자 하는 주요 대상은 섬광탄이다. 주변 환경에 의한 배경 잡음 또한 분리하고자 하는 대상으로 고려하고 있다.
이론/모형
섬광탄 같은 대응 능력이 운용되고 배경 잡음이 포함되어 있는 복잡한 조건에서 효율적인 표적 추적을 위해 표적 추적 시스템은 two-color 탐색기를 사용한다. 본 논문에서는 입사하는 적외선 신호에서 표적 추적에 장애가 되는 표적 이외의 신호를 제거하기 위해 두 개의 검출 대역을 사용하는 two-color 탐색기의 대역을 선정하기 위한 연구를 수행하였다.
성능/효과
되지 않을 것이다. 그러나, 본 논문에서 고려된 검출기보다 검출율이 훨씬 낮은 검출기를 사용할 때는, 검출 가능한 거리를 증진시키기 위해 많은 에너지가 입사되도록 이들 후보 대역 중에 2개 또는 모두를 합한 보다 넓은 대역이 선택될 수 있다.
첫째는 파장이 짧은 대역일수록 방위각에 상관없이 섬광탄의 에너지 비가 큰 것을 보여주고 있다. 둘째는 방위각에 따른 특성으로 온도가 높은 엔진이나 플럼이 보이기 전인 방위각 90°이하에서는 섬광탄의 에너지 비가 너무 커 표적의 영향이 거의 없고 엔진이 보이는 방위각 90°이상에서만 다소 영향을 줄 수 있음을 보여주고 있다. 즉, 섬광탄 대역에서 표적의 영향은 엔진이 보이는 방위각 90° 이상에서만 있고 파장이 짧을수록 그 영향이 작다.
섬광탄 대역에서 섬광탄 이외의 신호는 잡음点 취급되는데, 파장이 짧을수록 배경 잡음의 영향은 많이 받으나 표적 잡음의 영향은 적게 받고 파장이 길수록 배경 잡음의 영향은 적게 받으나 표적 잡음의 영향은 증가하는 것을 확인하였다. 따라서, 표적과 배경 잡음의 영향아래에서 섬광탄을 검출하여 이를 효율적으로 제거시키기 위한 섬광탄 대역은 1.5户 m~1.7/z m 대역이 다른 후보 대역보다 적합함을 알 수 있었다.
분석 결과, 표적의 효과적인 검출을 위한 표적 대역은 即 m~5“ m가 최적으로서 기존 시스템에서 사용하고 있는 표적 대역과 잘 일치함을 확인하였고 섬광탄 대역은 원 적외선 대역 보다 근적외선 대역이 더 유리한 것을 확인하였다. 그리고 근 적외선 대역에서 보다 세밀한 섬광탄 대역을 선정하기 위해 대기 투과 특성, 검출 가능 거리, 신호 간 에너지 비, 배경 잡음 영향의 파장별 특성을 분석하였다.
우선 대기 투과 특성으로부터 섬광탄 대역으로 고려할 수 있는 후보 대역들을 설정하고 이 후보 대역들에 대해 여러 특성을 비교하였다. 섬광탄 대역에서 섬광탄 이외의 신호는 잡음点 취급되는데, 파장이 짧을수록 배경 잡음의 영향은 많이 받으나 표적 잡음의 영향은 적게 받고 파장이 길수록 배경 잡음의 영향은 적게 받으나 표적 잡음의 영향은 증가하는 것을 확인하였다. 따라서, 표적과 배경 잡음의 영향아래에서 섬광탄을 검출하여 이를 효율적으로 제거시키기 위한 섬광탄 대역은 1.
고려되는 적외선 대역은 크게 근 적외선 대역 (near IR band), 중간 적외선 대역 (mid IR band), 원 적외선 대역 (far IR band)으로 나누어 진다出可 표적 대역은 표적의 적외선 분포와 적외선의 대기 투과율을 고려하여 이미 많은 공중 표적 추적 시스템에서 사용되고 있는 중간 적외선 대역의 3“ m~5产 m 대역이 사용되고 있고 본 논문에서 그 근거를 확인한다. 섬광탄 대역은 섬광탄, 표적, 및 배경 잡음의 방사 특성을 근거로 원 적외선 대역보다는 근 적외선 대역이 적합함을 보여준다. 그리고 이 대역 내에서 섬광탄 대역으로 고려되는 후보 대역들을 설정하고 그들을 비교 분석한다.
그림에서 두 가지 특징을 보여주고 있다. 첫째는 파장이 짧은 대역일수록 방위각에 상관없이 섬광탄의 에너지 비가 큰 것을 보여주고 있다. 둘째는 방위각에 따른 특성으로 온도가 높은 엔진이나 플럼이 보이기 전인 방위각 90°이하에서는 섬광탄의 에너지 비가 너무 커 표적의 영향이 거의 없고 엔진이 보이는 방위각 90°이상에서만 다소 영향을 줄 수 있음을 보여주고 있다.
후속연구
본 논문에서 수행된 여러 적외선 신호들의 분석 결과는 two-color 탐색기 연구를 위한 중요한 자료로 이용될 것이다.
그리고 이 대역 내에서 섬광탄 대역으로 고려되는 후보 대역들을 설정하고 그들을 비교 분석한다. 본 연구 결과는 추후 two- color 탐색기 연구를 위해 중요한 자료로 이용될 것이다
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