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향상된 성능의 전술형 모노펄스 MIMO 레이더
On the Performance Enhancement of a Tactical Monopulse MIMO Radar 원문보기

한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신, v.38A no.1, 2013년, pp.19 - 25  

안찬호 (연세대학교 전기전자공학과 이동통신연구실) ,  진현보 (연세대학교 전기전자공학과 이동통신연구실) ,  양장훈 (한독미디어대학원대학교 뉴미디어학부) ,  박의영 (국방과학연구소 제2기술연구본부 3부) ,  류영재 (국방과학연구소 제2기술연구본부 3부) ,  김동구 (연세대학교 전기전자공학과 이동통신연구실)

초록
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본 논문에서는 지상의 추적 장비들이 무선망으로 연결되어 협력하는 전술형 모노펄스(Monopulse) MIMO 레이더의 성능 향상 기법을 연구하였다. 우선, 기존의 모노펄스 MIMO 레이더에 ${\alpha}{\beta}$ 필터를 적용하여 각도 다이버시티(Angular Diversity)를 충분히 얻지 못하는 환경에서의 위치추적 성능을 크게 향상시키는 방법을 제안하였다. 또한 필터링 기법과 연계하여 무선망을 이용하는 지상 추적 장비간 피드백(Feedback)을 줄일 수 있는 기법을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we proposed an enhanced monopulse MIMO radar system for the tactical scenario where the ground receivers are connected wireless backhaul and closely spaced. By applying the ${\alpha}{\beta}$ filter to the conventional monopulse MIMO radar, we show that the localization perf...

주제어

#coordinated tracking   #monopulse   #MIMO radar   # ${\alpha}{\beta}$ filter   #target localization  

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 지향성 MIMO 레이더의 특성을 갖는 모노펄스 MIMO 레이더의 성능향상에 대한 연구를 하였다. 우선, 타겟의 위치 추정을 보정하기 위해 αβ 필터를 적용하여 기존 레이더 방식보다 Outage발생 확률을 크게 낮출 수 있는 방식을 제안 하였다.
  • 이러한 순시전력에 대한 정보를 피드백하지 않는 제안된 방식에서는 가중치를 정하는 새로운 방식이 필요하다. 본 소장에서는 필터링과 연계하여 가중치를 정하고 최종 위치를 결정하는 방법을 제시한다.
  • 이러한 환경에서 모노펄스 MIMO 레이더에 αβ 필터를 적용하여 위치식별 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 연구하였다.

가설 설정

  • 그림 4에 나타낸 바와 같이, 타겟은 'ㄱㄴ‘ 이동 궤적과 ’8' 이동 궤적(평속186km/h, 최저속도:을 1000샘플 사용 하였으며, 신호대 잡음 비율은 SNR=10dB를 가정하였다.
  • 본 논문에서는 이러한 환경을 뒷받침하는 전술형 모노펄스 MIMO 레이더를 가정하였다. 즉, 레이더의 위치가 미리 고정되어 있지 않고, 상황에 따라 유동적으로 이동성이 보장되어 무선망을 통해 협력하는 환경이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지향성 MIMO 레이더는 무엇을 결합한 레이더인가? 반면 낮은 SNR 영역에서는 어레이 이득을 갖는 위상 배열 레이더가 우수한 성능을 나타낸다[3]. 또한 MIMO 레이더와 위상 배열 레이더를 결합시킨 지향성 MIMO 레이더(Directional MIMO Radar)는 다이버시티 이득과 어레이 이득간의 트레이드 오프(Trade-off)가 필요하지만, 실제 레이더의 동작범위에서는 타겟 검출능력이 가장 우수하게 나타난다[5].
낮은 SNR 영역에선 어떤 레이더가 좋은 성능을 보이는가? 따라서 다이버시티 이득을 통해 MIMO 레이더의 타겟 검출 성능은 높은 SNR (Sinal-to-Noise Ratio) 영역에서 기존의 위상 배열 레이더보다 우수 하다. 반면 낮은 SNR 영역에서는 어레이 이득을 갖는 위상 배열 레이더가 우수한 성능을 나타낸다[3]. 또한 MIMO 레이더와 위상 배열 레이더를 결합시킨 지향성 MIMO 레이더(Directional MIMO Radar)는 다이버시티 이득과 어레이 이득간의 트레이드 오프(Trade-off)가 필요하지만, 실제 레이더의 동작범위에서는 타겟 검출능력이 가장 우수하게 나타난다[5].
모노펄스(Monopulse) MIMO 레이더는 어떤 형태인가? 최근 이러한 동기화 과정이 필요 없는 모노펄스(Monopulse) MIMO 레이더가 제안되었다[6]. 모노펄스 MIMO 레이더는 지향성 레이더[5]와 같이 MIMO 레이더의 각 수신단에 위상배열 안테나를 조합한 형태로, 모노펄스로 각도를 추정하고 추정한 각도를 조합한다. 그 후 각 수신단에서 추정한 각도는 퓨전센터(Fusion Center) 또는 대표되는 수신단으로 전송되고, 각각의 각도 정보를 조합하여 타겟의 위치를 식별하게 된다.
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참고문헌 (7)

  1. S. Haykin, J. Litva, and T. J. Shepherd, Rdar Array Processing, 1st Ed, New York, 1993 

  2. E. Fishler, A. Haimovich, R. Blum, L. Cimini, D. Chizhik, and R. Valenzuela, "MIMO radar: an idea whose time has come," in Proc IEEE Intr. Conf. on Radar, pp. 71-78, Philadelphia, USA, Apr. 2004 

  3. E. Fishler, A. Haimovich, R. Blum, L. Cimini, D. Chizhik, and R. Valenzuela, "Spatial diversity in radars-models and detection performance," IEEE Trans. Signal. Proces., vol. 54, no. 3, pp. 823-838, Mar. 2006. 

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  4. J. Li and P. Stoica, MIMO Radar Signal Processing, 1st Ed. New York: Wiley, 2009 

  5. C.-H. An, J. Yang, U.Y. Pak, Y.-J. Ryu, D.C. Han, and D.K. Kim, "Detection Performance of Noncoherent Radar: MIMO Radar, Phased Array Radar, Directional MIMO Radar," J. KICS, vol. 36, no. 12, pp. 1752-1757, Dec. 2011. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. S. Gogineni, and A. Nehorai, "Monopulse MIMO radar for target tracking," IEEE Trans. Aero Elec Sys., vol. 47, no. 1, pp. 755-768, Jan. 2011 

    상세보기 crossref

  7. C. H. An, J. Yang, R. Ran, U. Y. Pak, Y. J. Ryu, and D. K. Kim "Enhanced monopulse MIMO radar using reliable alpha beta filtering," in Proc. MILCOM 2012, pp. 425-430, Orlando, USA, Nov. 2012. 

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