[국내논문]우수한 전자 보호 기능을 가진 미상 레이더 펄스의 상/하 슬라이딩 PRI 식별 알고리즘 Identification Algorithm for Up/Down Sliding PRIs of Unidentified RADAR Pulses With Enhanced Electronic Protection원문보기
현대전에서의 전자전은 전쟁에 있어서 승패를 좌우한다. 따라서 적의 미상 레이더에서 방사하는 전자파를 수신하여 신호 처리 후 레이더의 변조방식을 식별하는 일은 전자전에서 중요한 핵심 과제이다. 본 논문에서는 최근 전자전 보호능력이 우수한 Linear Up Sliding PRI, Non-Linear Up Sliding PRI 방식과 Linear Down Sliding PRI, Non-Linear Down Sliding PRI 방식을 자동 식별하는 알고리즘을 TDOA(Time Difference Of Arrival) 개념을 적용하여 개발하였다. 안테나로 입력되는 레이더 펄스마다 각 제원을 산출하고 제원 중에서 펄스반복간격의 PRI값으로부터 시간차의 특성을 산출하여 식별 알고리즘을 개발하였다. 알고리즘을 프로그래밍한 후 표본 PRI데이터 를 입력하여 처리한 결과, 모두 정확히 PRI변조방식을 식별하였다. 개발된 알고리즘은 향후 ES(ESM, ELINT)장비에 적용 가능할 것으로 판단한다.
현대전에서의 전자전은 전쟁에 있어서 승패를 좌우한다. 따라서 적의 미상 레이더에서 방사하는 전자파를 수신하여 신호 처리 후 레이더의 변조방식을 식별하는 일은 전자전에서 중요한 핵심 과제이다. 본 논문에서는 최근 전자전 보호능력이 우수한 Linear Up Sliding PRI, Non-Linear Up Sliding PRI 방식과 Linear Down Sliding PRI, Non-Linear Down Sliding PRI 방식을 자동 식별하는 알고리즘을 TDOA(Time Difference Of Arrival) 개념을 적용하여 개발하였다. 안테나로 입력되는 레이더 펄스마다 각 제원을 산출하고 제원 중에서 펄스반복간격의 PRI값으로부터 시간차의 특성을 산출하여 식별 알고리즘을 개발하였다. 알고리즘을 프로그래밍한 후 표본 PRI데이터 를 입력하여 처리한 결과, 모두 정확히 PRI변조방식을 식별하였다. 개발된 알고리즘은 향후 ES(ESM, ELINT)장비에 적용 가능할 것으로 판단한다.
Success in modern war depends on electronic warfare. Therefore, It is very important to identify the kind of Radar PRI modulations in a lot of Radar electromagnetic waves. In this paper, I propose an algorithm to identify Linear up Sliding PRI, Non-Linear up Sliding PRI and Linear Down Sliding PRI, ...
Success in modern war depends on electronic warfare. Therefore, It is very important to identify the kind of Radar PRI modulations in a lot of Radar electromagnetic waves. In this paper, I propose an algorithm to identify Linear up Sliding PRI, Non-Linear up Sliding PRI and Linear Down Sliding PRI, Non-Linear Down Sliding PRI among many Radar pulses. We applied not only the TDOA(Time Difference Of Arrival) concept of Radar pulse signals incoming to antennas but also a rising and falling curve characteristics of those PRI's. After making a program by such algorithm, we input each 40 data to those PRI's identification programs and as a result, those programs fully processed the data in according to expectations. In the future, those programs can be applied to the ESM, ELINT system.
Success in modern war depends on electronic warfare. Therefore, It is very important to identify the kind of Radar PRI modulations in a lot of Radar electromagnetic waves. In this paper, I propose an algorithm to identify Linear up Sliding PRI, Non-Linear up Sliding PRI and Linear Down Sliding PRI, Non-Linear Down Sliding PRI among many Radar pulses. We applied not only the TDOA(Time Difference Of Arrival) concept of Radar pulse signals incoming to antennas but also a rising and falling curve characteristics of those PRI's. After making a program by such algorithm, we input each 40 data to those PRI's identification programs and as a result, those programs fully processed the data in according to expectations. In the future, those programs can be applied to the ESM, ELINT system.
특정 레이더의 펄스반복간격을 실시간 분석하기 위한 알고리즘도 국내 연구기관에서 극히 제한적으로 연구되고 있거나 대부분 외국의 알고리즘을 확보하여 그대로 적용하는 실정이다. 그러나 최근에 일부 기관, 기업 연구소에서나마 레이더의 PRI 적용방식을 식별하기 위해 레이더에서 방사하는 펄스의 도착시간차, 즉 TOA (Time of Arrival) 의 1차 차분, 2차 차분을 이용한 알고리즘을 연구 중에 있으며[4] , 본 논문에서는 그러한 TDOA (Time Difference of Arrival) 개념의 1차 차분과 2차 차분 적용 알고리즘을 EP기능이 탁월한 Linear Up Sliding PRI, Non-Linear Up Sliding PRI와 Linear Down Sliding PRI, Non-Linear Down Sliding PRI 각 특성에 적용하여 4가지의 PRI를 식별하는 것을 연구하였다.
제안 방법
본 연구에서는 전 세계적으로 일부 특별한 연구기관에서만 연구 및 개발되고 있는 Up Sliding, Down Sliding PRI 식별 알고리즘을 펄스 도착시간, 즉 TOA를 기준으로 1차 차분과 2차 차분을 값을 적용하여 PRI 곡선의 특징을 분석, 식별하는 PRI 분석 알고리 즘을 고안하였다. 각 알고리즘을 프로그래밍하여 그 특성에 맞는 데이터 각각 40개를 선정, 입력한 결과 Linear Up Sliding, Non-Linear Up Sliding, Linear Down Sliding, Non-Linear Down Sliding PRI 식별 알고리즘이 정확히 분석, 식별하였다.
이론/모형
Down Sliding PRI는 dtoa간격이 펄스 도착시간 (TOA) 증가에 따라 적어지는 형태로서 선형적으로 적어질 경우 Linear Down Sliding PRI, 비선형적으로 적어질 경우 Non Linear Down Sliding PRI이다. 분석 알고리즘은 Up Sliding 적용기법과 동일하게 삼각 함수 기법을 적용하였다. Linear, Non-Linear Down Sliding PRI 분석 알고리즘도 동일한 분석 흐름 절차 내에서 선형인가 비선형인가만 다르므로 하나의 알고리즘으로 구현이 가능하여 위에서 언급한 수학적인 기법을 적용하면 그림 5와 같다.
성능/효과
본 연구에서는 전 세계적으로 일부 특별한 연구기관에서만 연구 및 개발되고 있는 Up Sliding, Down Sliding PRI 식별 알고리즘을 펄스 도착시간, 즉 TOA를 기준으로 1차 차분과 2차 차분을 값을 적용하여 PRI 곡선의 특징을 분석, 식별하는 PRI 분석 알고리 즘을 고안하였다. 각 알고리즘을 프로그래밍하여 그 특성에 맞는 데이터 각각 40개를 선정, 입력한 결과 Linear Up Sliding, Non-Linear Up Sliding, Linear Down Sliding, Non-Linear Down Sliding PRI 식별 알고리즘이 정확히 분석, 식별하였다.
후속연구
미상의 전자신호를 수신, 식별하는 업무는 매우 제한적으로 이루어지고 있거나 적용된 알고리즘은 비밀로 유지되고 있다. 본 연구에서 식별 대상으로 연구된 Up, Down Sliding PRI 식별 알고리즘도 거의 알려져 있지 않은 기술로서 새로운 아이디어인 TOA의 차분 특성을 삼각함수의 길이를 적용한 분석 알고리즘은 정확히 PRI종류를 식별하였고 이 알고리즘은 향후 전자전 지원(Electronic Support)시스템에 효과적으로 적용 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PDW 데이터란?
PDW 데이터는 한 펄스 또는 여러 펄스에 대한 특성을 표현하는 데이터로서 각 레이더에서 방사되는 펄스마다 파라미터가 측정되어 기술한 소규모의 DB이다. 이 PDW는 각 펄스에 대한 설명 자료이므로 펄스 단위로 구분해서 TOA, PD, PA, AOA, 주파수 등의 요소로 표시되며, PDW 크기는 64비트 또는 128비트로 구성된다.
Detection 단계에서 측정하는 것은?
펄스 별로 도래시간(TOA: Time Of Arrival), 주파수, 방위, 펄스 폭(PD: Pulse Duration), 펄스파간 거리를 의미하는 펄스반복간격(PRI), 그리고 신호 세기인 펄스 진폭(Pulse Amplitude)을 측정하게 된다.
전자전의 구성은?
미래 전장환경은 단일 센서탐지 및 영토감시, 유인 무기 등을 이용한 현재의 물리적인 육･해･공 전장 환경과 달리 C4ISR (Command, Control, Communication, Computers, Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance)+ PGM (Precision Guided Munition)을 통한 센서정보의 융합 및 광역화, 유인 및 무인 무기를 활용한 NCW(Network Centric Warfare) 전으로 빠르게 변화하고 있고 그 중에서 전자전은 매우 중요한 요소로서 적의 전자파를 수신하여 분석, 방사체를 식별하는 ES(Electronic Support)와 적의 무기체계의 전자파 사용을 억제하거나 감소시키는 EA(Electronic Attack), 전자장비의 전자파 사용을 보장하는 EP(Electronic Protection)로 구성되어 있다[1]. 특히 전자전 무기체계의 EP기능을 보강하기 위해 레이더의 송신주파수를 변경하는 방법과 송신하는 펄스반복간격(PRI: Pulse Repetition Interval)을 수시로 변경하는 방법, 펄스내 주파수를 변경하는 인트라 펄스 (Intra-Pulse) 변조방식을 사용한다.
참고문헌 (10)
Y. h. Kim, W. J. Kim, K. H. Song, D. W. Lee, and H. N. Kim, "Modeling of received radar signals for scan pattern analysis," J. IEIE, vol. 47, no. 4, pp. 73-85, Apr. 2010.
R. G. Wiley, ELINT: The Interception and Analysis of Radar Signals, Artech House, Boston, 2006.
M. K. Aslan, "Emitter identification techniques in electronic warfare," The Graduate School of Natural and Applied Science of Middle East Technical University, Sept. 2006.
J. S. Lim and G. S. Chae, "The pattern analysis of dual switch pulse signal in multiple pulse train using the second deviation of TOA," The Korea Academia-Industrial Cooperation Soc., Spring Academy Conf., pp. 804-807, 2012.
H. Alharbi, "Radar emitter identification," Radar Symp. 2014, KACST Headquarters, Riyadh, Saudi Arabia, Dec. 2014.
J. S. Lim, K. H. Hong, D. Y. Lee, D. H. Shin, and Y. H. Kim, "A de-interleaving method of frequency agility radar signals in comparison with PRI's radars," J. Korea Academia-Industrial Cooperation Soc., vol. 10, no. 8, pp. 1832-1838, Sept. 2009.
Y. S. Lee, J. S. Lim, and J. S. Lim, "An algorithm for de-interleaving of wobble and sinusoidal PRIs for unidentified radar signals," J. KIEES, vol. 26, no. 12, pp. 1100-1107, Dec. 2015.
K. N. Udaya, V. Dhananjayulu, and K. V. Anil, "De-interleaving of radar signals and its parameter estimation in EW environment," Int. J. Emerging Technol. and Advanced Eng., vol. 4, no. 9, Sept. 2014.
J. S. Lim and G. S. Chae, "A noble algorithm for de-interleaving of D&S PRI and stagger PRI signals from the EP radar," J. KAIS, vol. 13, no. 11, pp. 5372-5378, 2012.
J. S. Lim, "The algorithm for de-interleaving of multi-step stagger PRI signals of pulse radars," The J. Korea Soc. Commun. and Sapce Technol., K8-4-28, Dec. 2013.
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