[논문]EP 레이더의 D&S PRI와 Stagger PRI 신호식별 알고리즘

임중수; 채규수

doi:10.5762/kais.2012.13.11.5372

초록
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본 논문에서는 전자전시스템을 사용하여 전자보호(EP) 레이더에서 송신되는 D&S PRI(pulse repetition interval) 신호와 스태거(stagger) PRI 신호를 신속하게 분석하는 새로운 방법을 제안하였다. 기존의 PRI 신호분석 방법은 레이더 펄스신호들의 도착시간(TOA)의 1차 차분을 이용하여 통계적인 방법으로 PRI 패턴을 분석하였으나 본 논문에서는 펄스신호들의 TOA 1차 차분과 2차 차분을 이용하여 다양한 PRI 패턴을 빠른 시간에 분석할 수 있는 방법을 제안하였다. 다양한 EP 레이더 PRI 신호들을 모의해서 송신한 후에 본 논문에서 제안한 알고리즘으로 신호식별을 수행한 결과 고정 PRI, 지터 PRI, D&S PRI, 스태거 PRI 등 다양한 PRI 신호들에 대한 식별능력이 우수하여 EP 레이더의 신호식별에 매우 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a new method to quickly deinterleave the stagger PRI signals and D&S(Dwell and Switch) PRI signals from the EP radar using the electronic warfare system. While former algorithms were based on stochastic methods only using the first deviation of the TOA of radar signals, thi...

In this paper, we propose a new method to quickly deinterleave the stagger PRI signals and D&S(Dwell and Switch) PRI signals from the EP radar using the electronic warfare system. While former algorithms were based on stochastic methods only using the first deviation of the TOA of radar signals, this paper uses the first and the second deviation of the TOA of radar signals to deinterleave multiple PRIs of EP radars. When we simulate multiple PRIs of EP radars and test the simulated radar signals using the proposed algorithm, various PRI signals such as fixed, jitter, D&S and stagger PRI are well deinterleaved in a short time. This algorithm is found to be very useful for electronic warfare systems.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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가설 설정

1) 스태거 펄스신호의 2차 차분 절대값은 매 펄스마다 0 아닌 상수값을 갖는다.
10) 그 외의 경우는 스태거로 분류.

제안 방법

본 논문에서 제시한 PRI 분리 알고리즘을 시뮬레이터로 구성한 후에 [표 1]의 ‘input TOA’와 같은 EP 레이더 신호를 입력하여 PRI 분리 시험을 수행하였다.
본 논문에서 제안한 방법은 레이더에서 송신한 펄스신호가 전자전시스템에 수신될 때 펄스신호가 수신기에 도착하는 시간(TOA: time of arrival)의 1차 차분(deviation)의 표준편차와 평균값을 계산한 후에, 이 값들을 사용하여 고정 PRI와 지터 PRI, 기타 PRI 신호를 식별하고, 1차 차분값으로 PRI가 식별되지 않는 기타 PRI 신호에 대해서는 TOA의 2차 차분값을 사용하여서 D&S PRI와 스태거 PRI 신호를 분석하는 방법이다.
신호분리기에서는 같은 종류의 레이더 신호를 구별하기 위해서, 먼저 레이더의 방위와 주파수가 같은 펄스들을 그룹화 한다. 본 연구에서 사용한 레이더 신호 그룹화 방법은 그림 2와 같은 Linked-List and Queue 방식으로 세로축은 그룹축으로 주파수와 방위각, 앙각이 같은 펄스들의 그룹을 만들어 배치하고, 가로축에는 그룹이 같은 PDW 신호를 TOA가 빠른 순서로 배치하였다. 이 방법은 동일종류 레이더의 신호가 도착된 시간별(TOA11, TOA12 등)로 같은 그룹에서 연결되기 때문에 레이더의 PRI를 쉽게 계산할 수 있는 장점이 있다[6].
스태거 PRI, D&S PRI 신호 등 TOA 1차 차분의 표준편차가 평균값의 5% 이상인 신호에 대해서는 추가적으로 TOA 2차 차분을 계산하여 정확한 PRI 분리를 시도한다.

성능/효과

2) 2차 차분 절대값의 평균값은 1차 차분 평균값이 같은 D&S 신호의 평균값보다 크다.
2) 2차 차분 절대값의 평균은 1차 차분 평균이 같은 스태거 신호의 평균값보다 작다.
5) PRI의 오차가 평균의 1% 미만이면 고정 PRI로 판단.
6) PRI의 표준편차가 평균의 1-5%이면 지터 PRI로 판단.
9) TOA의 2차 차분 절대값 중에서 값이 0인 개수와 0이 아닌 정수 개수를 합하여서, 0의 개수가 많으면 D&S로 분류.
TOA의 1차 차분에 대한 값들을 구해보면 평균은 11,500, 표준편차는 1,500, 평균에 대한 표준편차비는 13.64%로 분석되어서 피시험 펄스신호는 스태거 또는 D&S 형태의 펄스신호로 분석되었다.
또한 TOA 2차 차분을 구해서 0의 개수와 0이 아닌 정수 개수를 비교한 결과 0의 개수가 12, 0이 아닌 정수가 6이므로 0의 개수가 더 많아서 D&S 펄스신호로 확인되었으며, 2차 차분 절대값의 평균은 1,000이다.
본 논문에서 제시한 TOA의 1차 차분과 2차 차분을 이용한 PRI 식별방법으로 전자전시스템이 식별하기 어려웠던 D&S PRI와 스태거 PRI신호를 쉽게 식별할 수 있게 하였다.

후속연구

본 논문에서 제시한 TOA의 1차 차분과 2차 차분을 이용한 PRI 식별방법으로 전자전시스템이 식별하기 어려웠던 D&S PRI와 스태거 PRI신호를 쉽게 식별할 수 있게 하였다. 특히 이 방법은 기존에 사용하던 히스토그램 방법보다 분석시간이 짧고 정확하여서 전자전이나 전자정보시스템에 적용할 수 있을 것으로 판단되며, 또한 삼각파 PRI, 톱니파 PRI 신호 등 패턴 PRI 신호에 대한 정확한 분석을 위해서 앞으로도 지속적인 연구가 필요하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	레이더에서 가장 많이 사용하는 EP 기능에는 무엇이 있는가?	최신 레이더나 통신기에서는 장비의 성능을 향상시키기 위해서 다양한 전자보호(EP: electronic protection) 기능을 사용한다. 레이더에서 가장 많이 사용하는 EP 기능은 송신펄스 반복시간 즉, 펄스반복간격(PRI: pulse repetition interval) 변경과 반송파의 주파수를 수시로 변경하는 주파수급속변경(FA: frequency agility)이 많이 사용된다. 이러한 EP 기능들은 레이더의 표적 탐지능력을 향상시키고 레이더의 PRI 분석을 어렵게 하여 레이더 EP 능력을 강화시킨다[1-3].
	본 논문에서 제안한 EP 레이더에 대한 PRI 분리 방법은 무엇인가?	본 논문에서 제안한 방법은 레이더에서 송신한 펄스신호가 전자전시스템에 수신될 때 펄스신호가 수신기에 도착하는 시간(TOA: time of arrival)의 1차 차분(deviation) 의 표준편차와 평균값을 계산한 후에, 이 값들을 사용하여 고정 PRI와 지터 PRI, 기타 PRI 신호를 식별하고, 1차 차분값으로 PRI가 식별되지 않는 기타 PRI 신호에 대해서는 TOA의 2차 차분값을 사용하여서 D&S PRI와 스 태거 PRI 신호를 분석하는 방법이다.
	전자전 시스템은 어떻게 상대 레이더의 종류를 식별하는가?	전자전(EW: electronic warfare)시스템은 상대방 레이더 신호를 수신하여 레이더 주파수나 펄스폭, 펄스반복간격 등 각종 전자 파라메터 정보를 분석하여 상대 레이더의 종류를 식별한다. 그러나 최신 레이더에서는 전자전시스템의 신호식별을 방해하기위해서 변조용 펄스신호의 PRI를 여러가지 패턴으로 변화시켜서 레이더를 보호하고 있다[4].

참고문헌 (9)

Richard G. Wiley, ELINT The interception and analysis of radar signals, Artech House, Boston, pp. 281-289, 2006.
G. D. Curtis Schleher, A Electronic Warfare in the Information Age, Artech House, Boston, pp. 337-344, 1999.
Filippo Neri, Introduction to Electronic Defense Systems, Artech House, Boston, pp. 341-347, 2001.
A. W. Ataa and S. N. Abdullah, "Deinterleaving of radar signals and PRF identification algorithms", IET Radar Sonar Naving, Vol. 1, No 5, October 2007.
K. Nishiguchi, M. Kobayashi, "Improved Algorism for Estimating PRI", IEEE Transactions on Aerospace and electronic systems Vol. 36, NO 2, April 2000.
Joong-Soo Lim and at al, "A Deinterleaving Method of Frequency Agility Radar Signals in Comparison with PRI's of Radars", Transactions on the Korean Academic Industrial Society, Vol. 10, NO 8, pp.1832-1838, August 2009.

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K. Banasiak and A. Pieniezny, "Radar Pulse Repetitive Paterns Detection", IEEE Transactions on Aerospace and electronic systems Vol. 36, NO 2, April 2000.
Yan Mao and at al, "An Improved Algorithm of PRI Transform", Intelligent Systems of 2009, GCIS, Vol. 3, May 2009.
Joong-Soo Lim, "An Identify of Two Step Stagger signals Using the Second Deviation of Pulse Train", Transactions on the Korean Academic Industrial Society, Vol. 10, NO 7, pp.1536-1541, July 2009.

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