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다중 스택 빔 형성을 이용한 고 지향성의 다중 목표물 고각 추정에 대한 연구
A Study on Multi Target Elevation Angle Estimation of Hight Directivity using Multi Stacked Beam Forming 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.16 no.8, 2011년, pp.129 - 135  

이관형 (대진대학교 통신공학과) ,  송우영 (청주대학교 전자정보공학부) ,  이명호 (청주대학교 전자정보공학부)

초록
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본 논문에서는 다중 빔 형성기법을 이용하여 다중 목표물들의 고각을 추정하는 방법을 제안한다. 이 방법은 배열 소자로 수신되는 신호들을 디지털로 처리해 수신 빔을 스택 빔으로 만들고, 빔 형성기에서는 안테나 소자에 가중치를 적용함으로서 원하는 수신 빔을 생성 할 수 있다. 이때 스택 빔을 구현하기 위해서는 여러 개의 값비싼 위상천이기 필요하지만, 현재는 컴퓨터의 성능이 많이 향상되어 위상변위기 대신에 고속 푸리에 변환을 이용하여 다중스택 빔을 형성한다. 또한 수신기에서 원하는 방향으로 빔을 조향하기 위해서 빔 조향 오차 보정 기법을 적용하여 다중 빔의 지향성을 향상 시킨다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 고속 후리어 변환과 빔 조향오차 보정 기법에 근거를 둔 제안된 고각 추정방법이 기존의 방법에 비해 목표물 추정 면에서 우수함을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a multi target's elevation angle estimation method using multi beam forming technique. This method make a stacked beam to digital processing a received signal in array element. There can be desired receiving beam to application weight value at antenna element in beam formin...

주제어

#배열 안테나   #다중 빔   #스택 빔   #빔 조향   #도래 방향 추정   #고속 푸리에 변환  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이는 수신기의 이동이 빈번한 경우에는 빔 운용의 최적화가 매우 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 고각방향의 전체를 탐색할 수 있는 다중 빔을 이용하여 고각 빔을 최적화 하였다
  • 수신 빔패턴에서 부엽준위상의 널이 상호 일치됨을 확인하였으며 이는 단순 안테나 고각회전으로 적응 널링방식이 적용가능하다는 것을 의미한다. 본 논문에서는 다중 빔을 이용하여 목표물을 정확히 추정하고 연구하였다. 목표물이 하나 또는 그 이상일때도 목표물에 대한 위치를 정확히 추정하였다.
  • 위와 같은 방법은 계산량이너 복잡하여 현재 실시간 처리에 적용되지 못하고 있으며 향후 하드웨어가 발전되면 적용될 것으로 사료된다. 본 논문에서는 목표물의 위치를 정확히 추정하기 위해서 하드웨어가 비교적 간단한 고속 푸리에 변환 방법과 빔 조향 오차 방법을 이용하여 다중 목표물을 추정 하였다. 일반적으로 하나의 빔으로 전자적 빔 조향기능을 이용하여 고각방향을 순차적으로 스캔하고, 수신기에서 해당 고도방향의 수신신호를 전송하면 신호 처리기에서 목표물을 추정하였다.
  • 목표물의 정보를 추정하기 위해서 레이더에 적용되는 기술은 다양한 방식이 있으며 지금 까지 많은 연구가 진행되고 있다[1-2]. 본 논문의 목표는 다중 빔 형성기법(Multi bea mforming)을 이용하여 다중 목표물들의 정확한 고각정보를 추정하고 적용범위는 레이더에 사용한다. 다중 빔 형성기법은 적응 배열 안테나를 이용하여 원하는 방향으로부터 신호를 수신하거나 원하는 방향으로 신호를 전달하는 목적으로, 안테나에서 방사된 에너지가 공간상에서 특정한 방향으로 송수신하는 기술이다[3].

가설 설정

  • 목표물이 안테나에서 원거리(far field)에 있다고 가정한다. 서로 다른 안테나 소자에 수신되는 신호의 크기는 같고, 채널의 위상과 크기가 보정된 신호의 출력은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고속 푸리에 변환법은 단축 배열법에 비하여 어떤 장점을 갖고 있는가? 그리고 다중 빔 형성기법에는 단축 배열법(Systolic array method)과 고속푸리에 변환(Fourier transform method) 이 있다[10-11]. 고속 푸리에 변환법은 단축 배열법에 비하여 하드웨어를 작은 회로로 구현할 수 있다.
디지털 빔 형성에서 원하는 수신 빔을 형성하고자 할 때는 어떻게 하는가? 디지털 빔 형성은 여러 방향에서 배열소자로 수신되는 신호들을 디지털적으로 처리해 스택 빔 형태로 만든다. 디지털빔 형성에서 원하는 수신 빔을 형성하고자 할 때는, 각 배열안테나 소자에 가중치를 적용함으로써 수신 빔을 생성할 수있다. 본 논문에서는 적응 배열안테나를 적용하여 빔형성을 하였다.
다중 빔 형성기법이란 무엇인가? 본 논문의 목표는 다중 빔 형성기법(Multi bea mforming)을 이용하여 다중 목표물들의 정확한 고각정보를 추정하고 적용범위는 레이더에 사용한다. 다중 빔 형성기법은적응 배열 안테나를 이용하여 원하는 방향으로부터 신호를 수신하거나 원하는 방향으로 신호를 전달하는 목적으로, 안테나에서 방사된 에너지가 공간상에서 특정한 방향으로 송수신하는 기술이다[3]. 이와같은 방법을 공간적인 필터링이라고 하며 적응 안테나 배열을 이용하여 수행한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. M. kurum, R.H. Lang, and P.E. O'Neil, "L- Band Radar Estimation of Forest Attenuati on for Active/Passive Soil Mositure Inversion," IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sen sing, Vol. 47, No. 9, pp. 3026-3040, September 2009 

    상세보기 crossref

  2. X. Zhang, and D. Xu, "Low-complex ESPRIT -based DOA Estimation for colocatedMIMORadar using Reduce-Dimension Transformatio n," IEEE Letters. on Electronic, Vol. 47, No. 4, pp.283-284, February 2011. 

    상세보기 crossref

  3. Hoon Ahn, Boris Tomasic, and Shiang Liu, "Digital Beamfo rming in a Large Conformal Phased Array Antenna for Satellite Operations Support - Architecture, Design, and Development," IEEE Conference. on Phased Array Systemand Technology, pp.423-431, October 2010. 

  4. T.M. Abdulmonen, A. Elsohby, A. Shokry, and I.A. Eshrah, "Adaptive Antenna for Wi-Fi system Enhancement," IEEE Potentials, Vol. 30, pp.30-34, February 2011. 

    상세보기

  5. B.Allen, and M. Ghavami, "Adaptive Array Systems," John Wiley, pp.97-133, 2005. 

  6. David K.Barton, "Radar System Analysis and Mode ling," Artech House, pp.311-378, 2005. 

  7. M.E. Bialkowski, and N.C, Karmakar, " A Beamfor ming network for a Compact Circular Switch-Beam Array Antenna," IEEE Microwave Conference Asia pacific, pp.869-872, Vol. 3, November 1999. 

  8. B. Cantrell, F. Willwerth, L. Leibowitz, and C. Parr is , "Development of a Digital Array Radar", IEEE Aerospace and Electronic System Magazine, Vol.17, pp.22-27, March 2002. 

  9. Yu. Kai-Bor and David J. Murrow, "Adaptive Digital Beamforming for Preserving Monopulse Target Angle Estimation Accuracy in Jamming", IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop , pp.454-458, March 2000. 

  10. M.K, Stojcev, E.I. Milovanovic, S.R. Markovic, and I.Z. Milovanovic, "Synthesis of Orthogonal Systolic Arrays for Fault-tolerant Matrix Multiplication," IEEE on Microelectronics Proceeding 27th International Conference, pp.327-334, May 2010. 

  11. R.Trider, "A Fast Fourier Transform based Sonar Signal Processor," IEEE on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. 1, pp.389-393, April 1976. 

  12. Yikun. Huang and M. Panique, "Performance Analy sis of a null Steering Algorithm," IEEE Conference on Antennas and Propagation Society International Symposium, pp.4212-4215, June 2007. 

  13. Barhen, T. Humble, andM. Traweek, " FFTbase d Sonar Array Beamforming without Corner Turning," IEEE Conference on New Trends for Enviromental Monitoring Using Passive System, pp.1-6, October 2008. 

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