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제안 방법
- 각 펄스별 송신 파라미터는 Table 1과 같다. PTFM은 거리축과 도플러축으로 반복되는 부엽 패턴이 –3 dB contour의 임계치를 넘지 않도록 설계를 하여 도플러와 거리 분해능을 높였으며 Geometric Comb 펄스는 낮은 부펄스 개수를 사용하여 CW와 같이 도플러 분해능이 매우 높은 형태로 설계를 하였다. Costas 펄스는 부펄스 개수 10개를 사용하여 도플러 및 거리 분해능을 동시에 만족하는 압정 형태로 송신하였다.
- [5,6] 능동 탐지 시 자기상관처리를 통하여 표적 신호를 탐지하는데 능동 펄스 형태에 따라 자기상관 처리의 도플러 불일치나 거리에 따른 잔향 제거 성능 달라지며 이러한 잔향 제거 특성은 각 펄스의 ambiguity function을 통한 분해능 분석으로 추정할 수 있다. 그러므로 본 논문에서는 PTFM, Costas, Geometric Comb 펄스들에 대해 각 펄스별 이론적인 분해능 특성과 실측 자료와의 분해능 특성을 비교/분석 하였다.
- 본 논문에서는 잔향환경에 강인하면서 우리나라 해상에 적합한 펄스 설계를 위해서 PTFM, Geometric Comb, Costas 펄스에 대한 이론적 분해능 분석 결과와 동해상의 실험데이터 분석을 통해 획득한 실측값을 비교 분석하였다. PTFM은 부펄스에 의한 거리축 부엽이 넓게 분포되면서 거리 분해능이 이론값에 비해 매우 낮아졌으나 도플러 분해능은 잔향에 거의 영향을 받지 않는 것으로 분석되었다.
- 그러므로 잔향환경에 강인하면서 우리나라 해상에 적합한 능동 송신펄스 설계 및 특성 분석이 필요하다. 이를 위하여 본 논문에서는 잔향환경에 강인하다고 알려진 여러 형태의 펄스 중에 CW(Continuous Waveform)나 FM(Frequency Modulated waveform) 조합으로 구성된 PTFM(Pulse Trains of Frequency Modulated waveforms), Costas, Geometric Comb(Geometric Comb Waveform) 펄스를 중심으로 분석을 수행하였다. 이러한 펄스들은 부펄스 개수에 따라 목적에 맞게 펄스 형태나 분해능 특성을 설계할 수 있는 장점을 가지고 있다.
대상 데이터
- 시험선이 Fig. 7의 파란선을 따라 이동하면서 CW, LFM, PTFM, Comx Comb, Costas 펄스를 일정 주기로 송신하고 부이에서 송신 신호를 획득하였다. 송신신호 분석 구간은 부이와 시험선의 거리가 4 ~ 7 km의 구간으로 펄스별 차이가 있으나 비교적 SNR이 높아 거리 및 도플러 해상도 결과에 좋은 환경이다.
- PTFM은 거리축과 도플러축으로 반복되는 부엽 패턴이 –3 dB contour의 임계치를 넘지 않도록 설계를 하여 도플러와 거리 분해능을 높였으며 Geometric Comb 펄스는 낮은 부펄스 개수를 사용하여 CW와 같이 도플러 분해능이 매우 높은 형태로 설계를 하였다. Costas 펄스는 부펄스 개수 10개를 사용하여 도플러 및 거리 분해능을 동시에 만족하는 압정 형태로 송신하였다.
- 해상실험 수행 해역은 포항 외해이며 분석구간 수심은 1000 m 정도다. 시험선이 Fig.
데이터처리
- 각 펄스별 이론적 분석 결과와 비교를 위하여 해상 실험을 수행하였으며 Fig. 8은 해상실험 수행 해역과 시험선 이동 경로, 부이 위치를 보여주고 있다.
이론/모형
- 능동 펄스별 분해능을 분석하기 위해 ambiguity function[7,8]을 사용하였다. ambiguity function에 적용되는 wideband approximation의 불확실성 함수의 수식은 다음과 같다.
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