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항공기 위상 배열 레이더에서 시간 영역의 지상클러터 생성 모델
Time-Domain Model of Surface Clutter for Airborne Phase-Array Radar 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.24 no.7, 2013년, pp.730 - 736  

김태형 (LIG넥스원(주)) ,  김은희 (LIG넥스원(주)) ,  김선주 (국방과학연구소)

초록
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항공기용 펄스 도플러 위상 배열 레이더에 관한 시간 영역에서의 클러터 생성 모델을 제시한다. 구형의 지구라는 가정에서 클러터 패치의 기하학적 위치를 고려하여 시간 영역의 지표면 클러터 신호를 생성하였으며, 부배열 단위로 클러터 신호를 생성하였다. 이렇게 생성한 부배열 단위의 클러터 신호는 DBF(Digital Beamforming), ABF(Adaptive Beamforming), STAP(Space-Time Adaptive Processing) 등의 다양한 레이더 응용에서 시뮬레이션 입력 신호로 사용되어질 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Time-domain clutter generation model for airborne pulse doppler phase-array radar is presented. Time-domain surface clutter signal is generated assuming earth of a sphere and considering geometry of a clutter patch, and generation of sub-array clutter signal is presented. The generated sub-array clu...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 이 모델은 지구의 지면과 항공기, 표적의 임의의 기하학적 관계를 모두 고려하여 볼 수 있다. 그리고본 논문의 클러터 모델에서 ICM을 적용하여 모델링 하는 방법을 제시하였다. 또한 위상 배열 레이더의 부배열에서 획득되는 클러터 신호를 모델링하는 방법을 보였다.
  • 그리고본 논문의 클러터 모델에서 ICM을 적용하여 모델링 하는 방법을 제시하였다. 또한 위상 배열 레이더의 부배열에서 획득되는 클러터 신호를 모델링하는 방법을 보였다. 이렇게 구한 부배열 클러터 신호는 DBF, ABF, STAP 등의 신호처리 응용에서 성능 분석 및 시험 등에 이용할 수 있다.
  • 항공기의 속도 및 고도, 송신 빔의 시선각 방향, 지면과 항공기의 기하학적 관계를 고려하여 클러터를 시간 영역에서 생성하는 클러터 모델을 제시하였다. 제시한 클러터 생성 방법은 수신기 후단의 클러터 수신 신호를 표적 및 지면과 항공기의 기하학적 관계를 제한없이 고려하여 모사한다. 주엽 클러터와 부엽 클러터는 물론, 시간 영역에서 클러터를 모사 하기 때문에 ICM(Internal Clutter Motion)에 기인한 시간에 따른 클러터의 변동을 어렵지 않게 고려하는 것이 가능하다.
  • 항공기의 속도 및 고도, 송신 빔의 시선각 방향, 지면과 항공기의 기하학적 관계를 고려하여 클러터를 시간 영역에서 생성하는 클러터 모델을 제시하였다. 제시한 클러터 생성 방법은 수신기 후단의 클러터 수신 신호를 표적 및 지면과 항공기의 기하학적 관계를 제한없이 고려하여 모사한다.
  • 후방 산란계 수를 구하기 위해 사용한 constant gamma model에서γ=0.1로 두어 클러터 전력을 계산하였다.

대상 데이터

  • coherent 펄스의 개수는 128로 하였으며, 펄스의 폭은 7.68 μs로 sampling rate는 5 MHz로 하였다.

이론/모형

  • σ0는 지면 특성과 레이더신호의 grazing angle에 의해 결정되며, 산악, 바다 등의 지면 특성에 따라σ0에 대한 다양한 모델이 있지만, 본 논문에서는 constant gamma model[2] , σ0 = γsin(α)을 사용한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
개인용 컴퓨터를 사용하여 소프트웨어적으로 클러터를 생성할 때, 주파수 영역에서 클러터 생성은 어떤 특징이 있는가? 시뮬레이션으로 클러터 생성 방법으로는 크게 주파수 영역에서 클러터를 생성하는 방법[2]과 시간 영역에서 클러터를 생성하는 방법이 있다[4] . 개인용 컴퓨터를 사용하여 소프트웨어적으로 클러터를 생성할 때, 주파수 영역에서 클러터 생성은 보통 클러터 생성 시간이 보다 적게 드는 특징이 있다. 그러나 주파수 영역에서 클러터 생성은 도플러 처리까지의 신호처리 과정을 수치적으로 예상하여 포함시킨다.
시뮬레이션으로 클러터 생성 방법에는 무엇이 있는가? 클러터 환경에서 표적을 탐지하기 위해서는 클러터를 분석하고, 클러터를 억제하거나 클 러터를 회피하기 위한 방법을 연구하게 된다[1] . 시뮬레이션으로 클러터 생성 방법으로는 크게 주파수 영역에서 클러터를 생성하는 방법[2]과 시간 영역에서 클러터를 생성하는 방법이 있다[4] . 개인용 컴퓨터를 사용하여 소프트웨어적으로 클러터를 생성할 때, 주파수 영역에서 클러터 생성은 보통 클러터 생성 시간이 보다 적게 드는 특징이 있다.
STAP처리와 같이 클러터의 시간 영역에서 영향 분석이 필요한 응용에서는 시간 영역에서 클러터를 생성하여 시뮬레이션하는 것이 필요한 이유는? 그러므로 도플러 처리 전 단계에서의 클러터의 영향을 분석하기 어렵고, 도플러 처리 다음 단계에서의 클러터 영향을 분석하는 데 이용할 수 있다. 시간 영역에서 클 러터 생성은 레이더 반사파 단계부터 시간 영역에서 클러터를 모사함으로 레이더 신호처리 전체 단계에서 클러터의 영향을 분석하는데 이용할 수 있다. 그러므로 STAP(Space-Time Adaptive Processing) 처리와 같이 클러터의 시간 영역에서 영향 분석이 필요한 응용에서는 시간 영역에서 클러터를 생성하여 시뮬레이션하는 것이 필요하다.
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참고문헌 (4)

  1. M. I. Skolnik, Radar Handbook, 2nd Edition, Mc-Grow-Hill, 1990. 

  2. G. Morris, L. Harkness, Airborne Pulsed Doppler Radar, 2nd Edition, Artech House, Inc., 1996. 

  3. M. A. Richards, Fundamentals of Radar Signal Processing, McGraw-Hill, Inc., 2005. 

  4. Rui Duan, Xuegang Wang, and Zhuming Chen, "Space-time clutter model for airborne bistatic radar with non-Gaussian statistics", Radar Conference, 2008. RADAR '08. IEEE, pp. 1-6, 2008 

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