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제안 방법
- 그림 5에 간섭계 레이더 고도계의 신호처리 구조를 나타내었다. N개의 coherent한 비트 신호인 고도계 원시데이터를 거리(경사거리 고도) 방향 FFT하여 고해상도 거리 프로파일(High Resolution Range Profile: HRRP)을 얻어내고, 비행방향에 해당하는 도플러 FFT 처리를 통해 얻어진 거리-도플러 맵에서 도플러가 0인 지점을 필터링하여 CFAR 처리 후에 최근점을 얻어낸다. 나머지 두 개의 채널에 대해서도 동일한 방식으로 계산을 한 뒤에 간섭계 방식으로 채널간 위상 차이를 이용하여 각도를 계산한 뒤에 최종적으로 얻어진 거리와 각도 값을 추적과정을 거쳐 출력하게 된다.
- 그러므로 지상 표면적이 A인 표면 조각의 RCS는 σ × A가 된다. 간섭계 레이더 고도계 시뮬레이터에서는 지표면의 종류를 사용자가 설정하거나, 토지피복지도 등과 연계하여 안테나 빔이 조사되는 빔폭 영역의 지상 표면 조각들의 표면 반사도 평균과 표준편차를 적용할 수 있도록 구성하였다.
- 고도 측정 정확도에 대한 통계적 분석 결과를 얻기 위해 각각의 표면 조각의 RCS를 다음과 같이 랜덤한 대수 정규분포를 따르도록 하였다.
- 시뮬레이터의 입력 제어부는 레이더 고도계를 탑재한 비행체의 비행고도, 속도와 비행 시작 위치를 입력 가능하고, 레이더 고도계의 송신 주파수, 송신전력, 안테나 이득, 잡음지수, 빔폭, 수신채널 간격 및 채널간 격리도 등의 RF 및 안테나 입력 파라미터를 설정할 수 있으며, 비행 고도별 최적의 성능을 모사하기 위해 펄스 길이, 대역폭, 펄스 개수와 펄스 반복 구간의 길이를 고도별로 서로 다르게 설정할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 신호처리를 위해 AD 변환 주파수, 해상도 및 다양한 윈도우 함수들을 적용하여 그 결과를 비교할 수 있도록 하였다.
- 을 사용하여 탑재체 이동방향의 해상도를 줄일 수 있다. 또한, 처음 돌아오는 반사 신호의 도래각을 구하기 위해 다수의 안테나를 비행 횡축 방향으로 놓고, 간섭계(interferometry) 방식을 사용하도록 하였다[5]～[8].
- 본 논문에서는 지형기반항법 시스템에 적용을 위해 레이더 고도계로부터 최근점의 경사거리 고도와 비행횡축 방향 각도를 측정할 수 있는 구조의 간섭계 레이더 고도계 성능을 사전 검증하기 위해 MATLAB을 사용하여 컴퓨터 GUI 기반의 시뮬레이터를 구현하였다. 구현된 시뮬레이터를 이용하여 다양한 입력 조건 및 주변 환경의 변화에 따른 간섭계 레이더 고도계 성능 변화와 항법 성능 등을 분석할 수 있는 도구로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
- 시뮬레이터에 반영된 실제 표면 조각의 단위 길이는 다음의 식을 통해 결정하여 실제 지형과 유사하게 RCS를 얻을 수 있도록 하였다.
- 시뮬레이터의 입력 제어부는 레이더 고도계를 탑재한 비행체의 비행고도, 속도와 비행 시작 위치를 입력 가능하고, 레이더 고도계의 송신 주파수, 송신전력, 안테나 이득, 잡음지수, 빔폭, 수신채널 간격 및 채널간 격리도 등의 RF 및 안테나 입력 파라미터를 설정할 수 있으며, 비행 고도별 최적의 성능을 모사하기 위해 펄스 길이, 대역폭, 펄스 개수와 펄스 반복 구간의 길이를 고도별로 서로 다르게 설정할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 신호처리를 위해 AD 변환 주파수, 해상도 및 다양한 윈도우 함수들을 적용하여 그 결과를 비교할 수 있도록 하였다.
- 신호처리 연산 속도 향상을 위해 전체 지도 자료 중에서 사용자가 입력한 위도와 경도를 중심으로 하는 4×4 km 크기의 지도를 단위 지도 파일로 재생성하여 기본 신호처리 수행이 가능하도록 하였다.
- 측정 순간의 해당 표면조각 RCS와 해당 각도 방향의 안테나 패턴 이득 값을 통해 위의 수식을 이용하여 매 파 형마다 각각의 표면 조각에 대해 SNR을 계산한다.
대상 데이터
- 간섭계 레이더 고도계 성능 분석용 시뮬레이터는 기본적으로 3인치 해상도를 가지는 수치지형자료(Digital Ele- vation Map: DEM)를 사용한다. 신호처리 연산 속도 향상을 위해 전체 지도 자료 중에서 사용자가 입력한 위도와 경도를 중심으로 하는 4×4 km 크기의 지도를 단위 지도 파일로 재생성하여 기본 신호처리 수행이 가능하도록 하였다.
데이터처리
- 여기서, σSTD dB는 표면 반사도의 표준편차이고, Nrandom은 간섭계 레이더 고도계의 탑재 플랫폼 특성과 움직이지 않은 지면의 steady 특성을 고려하여 평균이 0인 정규분포를 가지는 랜덤 숫자로 Gaussian 확률분포를 가지도록 하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.