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[국내논문] 효율적인 CFAR 알고리듬 연구
A Study of Efficient CFAR Algorithm 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.25 no.8, 2014년, pp.849 - 856  

신상진 (방위산업기술지원센터(국방과학연구소 부설))

초록
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본 논문에서는 CA-CFAR 알고리듬을 보완한 효율적인 CFAR 알고리듬을 제시한다. 레이더 수신기에 유입되는 신호는 열잡음뿐만 아니라, 클러터 및 다중표적 신호가 존재하며, 시스템 내부에서 발진되는 하모닉 성분도 존재하여 기존에 널리 알려진 CA-CFAR로는 표적 탐지 성능을 보장할 수 없다. 이를 보완하기 위한 OS-CFAR나 ML-CFAR 등이 연구되었지만, 제시하는 CFAR 알고리듬은 OS-CFAR나 ML-CFAR에 비해 적은 계산량으로 레이더 신호처리기에 적용시킬 수 있다. 제시하는 CFAR 알고리듬의 문턱치와 오경보율의 관계식을 유도하고, SNR 관점과 ADT 관점에서 CFAR 손실을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a new efficient CFAR algorithm. The structure of the proposed CFAR is relatively simple as compared with the OS-CFAR or ML-CFAR which are considered to deal with the nonhomogeneous environment such as clutter and multiple targets. The proposed algorithm is effectively applied to ...

Keyword

#CFAR   #Threshold   #PFA  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 레이더 신호처리 결과는 지면의 반사로 레이더 수신기에 유입되는 클러터[5] 및 다중 표적 신호뿐만 아니라, 레이더 시스템 내부에 존재하는 하모닉 성분까지도 존재하게 되어 균일한 상태라고 가정하기 어려우므로 CA-CFAR를 시스템에 그대로 적용시키기는 적합하지 않다. 본 논문에서는 비균일한 환경하에서 OS-CFAR보다 적은 계산량으로 표적을 탐지할 수 있는 CFAR 알고리듬을 제시한다. 또한, 대표적인 CA-CFAR와 본 논문에서 제시한 CFAR 알고리듬에 대한 유도과정을 비교하고, CFAR 손실에 대한 분석 결과를 CA-CFAR 및 OS-CFAR와 비교한다.
  • 본 논문에서는 클러터 및 다중 표적 신호 등 비균일한 환경하에서 효율적인 CFAR 알고리듬을 제시하였다. 제시한 CFAR 알고리듬은 그 구조가 단순하여 시스템에 적용시키기가 용이하며, 제시한 CFAR의 탐지확률과 오경보율, 그리고 문턱치와의 관계식을 구하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CFAR 손실은 무엇인가? 그러나 클러터에 의한 비균일한 노이즈 환경이나 다수 표적이 존재하는 상황에서는 그 성능을 보장할 수 없으므로 이를 보완하기 위한 OS-CFAR[2]가 제시되었다. 이러한 문턱치를 사용한 CFAR 알고리듬은 상수 값으로 문턱치로 사용한 경우에 비해 표적 탐지 효과가 감소하게 되며, 이를 CFAR 손실[4]이라고 한다. 이러한 CFAR 손실을 감소시키기 위해 OS-CFAR보다 손실이 작은 ML-CFAR[3]가 제시되었다.
CA-CFAR의 어떤 문제점 때문에 OS-CFAR이 연구되었는가? 이러한 문턱치를 찾는 기법으로 널리 알려진 CA-CFAR[1]는 균일한 노이즈 환경에서 사용할 수 있으며, 오경보율과 문턱치 사이의 관계식을 사용하여 쉽게 문턱치를 구할 수 있다. 그러나 클러터에 의한 비균일한 노이즈 환경이나 다수 표적이 존재하는 상황에서는 그 성능을 보장할 수 없으므로 이를 보완하기 위한 OS-CFAR[2]가 제시되었다. 이러한 문턱치를 사용한 CFAR 알고리듬은 상수 값으로 문턱치로 사용한 경우에 비해 표적 탐지 효과가 감소하게 되며, 이를 CFAR 손실[4]이라고 한다.
레이더 수신기에 유입되는 신호들을 CA-CFAR 알고리듬을 체계 시스템에 그대로 적용할 수 없는 이유는 무엇인가? 레이더 수신기에 유입되는 신호는 열잡음만 아니라, 클러터 및 다중 표적 신호등이 들어온다. 또한, 이러한 신호들의 신호처리 결과에서는 레이더 시스템 내부에 존재하는 하모닉 성분들도 나타나서 표적탐지의 성능을 감소시키게 되므로 CA-CFAR 알고리듬을 체계 시스템 적용에 그대로 사용할 수 없다. 본 장에서는 두 개의 셀 중에 신호의 크기가 작은 셀의 값을 선택하여 더해가는 방식의 CFAR를 제시한다.
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참고문헌 (10)

  1. B. R. Mahafza, Radar Systems Analysis and Design Using Matlab, CRC Press, 2000. 

  2. S. Blake, "OS-CFAR theory for multiple targets and nonuniform clutter", IEEE Transactions on AES, vol. 24, no. 6, 1988. 

  3. R. Ravid, N. Levanon, "Maximum-likelihood CFAR for Weibul background", IEE Proceedings-F, vol. 139, no. 3, 1992. 

  4. N. Levanon, Radar Principles, John Wiley & Sons, 1988. 

  5. R. B. Robert, "The Weibull distribution applied to the ground clutter backscatter coefficient", Technical Report, Research and Engineering Directorate, U. S. AMC, 1969. 

  6. P. P. Gandhi, S. A. Kassam, "Analysis of CFAR processors in nonhomogeneous background", IEEE Trans. on AES, vol. 24, no 4, 1988. 

  7. A. Papoulis, Probability, Random Variables, and Stochastic Process, McGraw-Hill, 1991. 

  8. A. Populios, Probability & Statistics, Prentice Hall, 1990. 

  9. G. N. Watson, Theory of Bessel Functions, Cambridge University Press, London and NewYork, 1944. 

  10. H. Cohen, Mathematics for Scientists & Engineers, Prentice Hall, 1992. 

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