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문제 정의
- 따라서 이러한 지표면 및 이동클러터들은 대부분 안테나의 부엽에 의하여 발생하게 된다. 그러므로 본 논문에서는 기상 레이다 운용 환경에 따라 달라지는 이러한 이동 및 고정 클러터들을 적응적으로 상쇄시킬 수 있는 간단한 위상배열 안테나를 활용한 기상 레이다 시스템의 성능을 고찰하였다.
- 본 연구에서는 간단한 위상배열 안테나를 활용한 기상 레이다 시스템에서의 적응 클러터 제거를 통한 성능향상 정도에 관하여 고찰하였다. 결과들에서 보는 것처럼 간단한 위 상배 열 안테나의 적 용으로 환경에 따라 적응적으로 클러터를 제거함으로서 시스템의 성능이 획기적으로 개선 될 수 있음을 보였다.
- 이 제 이러한 배 열 안테나를 이용한 기 상 레 이 다시 스템에서의 고정 및 이동클러터 제거를통한 기상정보추출에 관한 성 능 향상정도를 살펴 보고자 한다. 기 상 현상을 탐지하고 악천후 예보 등을 적절히 수행하기 위해서는 풍속 및 대기의 교란정도(tmbulence) 에 관한 신뢰성 있는 정보를 추출할 수있어야한다.
가설 설정
- 또한 SNR 값은 15~25dB 사이로 설정하였으며 도플러 전력 스펙트럼 모델에서의 고정 및 이동 클러터, 기상 신호의 스펙트럼 폭은 각각4~ 12Hz, 40~60Hz 범위를 갖는 것으로 가정하였다. 기상신호는 그림 1에서 보는 것처럼。 도 방향으로 수신되고 부엽에 의한 지표면 클러터 및 이동 클러터는 각각 22.5도 및 10도 방향으로 수신된다고 설정하였다. 그림 2에서는 SCR 이 각각 -15dB 및 -5dB 를 갖는 지표면 및 이동 클러터(평균초속 10m)가 존재하는 경우 이러한 클러터들을 제거하기 위한 배열 안테나가중치 벡터들의 수렴 과정을 표시하고 있다.
- 그러나 센서수가 많은 복잡한 배열안테나를 사용할 경우 제작비용이 많이 들뿐만 아니라 클러터 적응처리과정에서의 계산양도 엄청나게 증가하게 된다. 따라서 본 논문에서는 실질적인 구현 가능성을 고려한 간단한 구조의 배열안테나를 가정하였다. 즉 슬롯 안테나를 수직방향으로 일정한 간격을 두고 4개를 배열시켜 각 슬롯 안테나 수신신호의 크기 및 위상을 제어할 수 있도록 하고 또한 360도 전 방향 탐지를 위하여 1분에 5-6회 정도 회전하는 형태의 레이다 시스템 을 구성 하는 것으로 하였다.
- 배열 안테나를 이용하는 경우의클러터 제거 정도를 분석하기 위하여 모의 반사파의 SCR(signal-to-clutter ratio) 은 지표면 클러터의 경우 -15 ~-30 dB 사이의 값을 갖는 것을 가정하였으며 이동 클러터의 경우 -5dB~-15dB 범위의 값으로 하였다. 또한 SNR 값은 15~25dB 사이로 설정하였으며 도플러 전력 스펙트럼 모델에서의 고정 및 이동 클러터, 기상 신호의 스펙트럼 폭은 각각4~ 12Hz, 40~60Hz 범위를 갖는 것으로 가정하였다. 기상신호는 그림 1에서 보는 것처럼。 도 방향으로 수신되고 부엽에 의한 지표면 클러터 및 이동 클러터는 각각 22.
- 로 설정하였다. 배열 안테나를 이용하는 경우의클러터 제거 정도를 분석하기 위하여 모의 반사파의 SCR(signal-to-clutter ratio) 은 지표면 클러터의 경우 -15 ~-30 dB 사이의 값을 갖는 것을 가정하였으며 이동 클러터의 경우 -5dB~-15dB 범위의 값으로 하였다. 또한 SNR 값은 15~25dB 사이로 설정하였으며 도플러 전력 스펙트럼 모델에서의 고정 및 이동 클러터, 기상 신호의 스펙트럼 폭은 각각4~ 12Hz, 40~60Hz 범위를 갖는 것으로 가정하였다.
- 이러한 기상 레이다 시스템의 성능을 분석하기 위하여 그림 1에서 보는 바와 같이 레이다 안테나의 부엽으로 인하여 반사되는 지표면 클러터 및 이동클러터가 0 도를 기준으로 하는 주 빔 방향과 각각 서로 다른 입사각을 가지면서 수신된다고 가정하였다. 이러한 클러터들은 입사각에 따라 서로 다른 거리영역에 영향을 주게 되며 주 빔으로부터 반사되는 기상신호와 달리 각각의 센서에 수신되는 클러터 반사파들은 센서간의 간격에 따른 시 간지 연, 즉 위 상지연이 발생하게 된다.
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