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[국내논문] 헬리콥터에 장착된 회전 안테나를 이용한 착륙지형의 이미지 생성 기법
Rotational Antenna based Clutter Imaging Algorithm in Helicopter Landing Mode 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.20 no.10, 2016년, pp.1860 - 1866  

배창식 (Department of Electronics Convergence Engineering, Kwangwoon University) ,  전현무 (Department of Electronics Convergence Engineering, Kwangwoon University) ,  김재학 (Ace Antenna Corp.) ,  양훈기 (Department of Electronics Convergence Engineering, Kwangwoon University)

초록
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헬기 사고의 대부분은 시야가 제한된 상황에서 착륙 시 구조물과의 충돌에 의한 사고로 안전한 주행을 위해 레이더와 같은 보조 장비가 요구된다. 본 논문에서는 회전하는 안테나를 장착한 헬기 레이더가 착륙하는 과정에서 고정 클러터에 대한 거리-방위각 이미지를 얻는 알고리즘을 제시한다. 동일 거리에 위치한 각각의 클러터 패치로부터 수신되는 신호를 모델링하고 클러터 특성 및 도플러 특성을 분석한다. 부엽(side lobe) 성분을 억제하고 주 빔(main lobe) 신호성분을 얻기 위한 필터구조를 설계하고 이 과정에서 발생하는 문제점에 대한 해결책을 제시한다. 마지막으로 시뮬레이션에 의해 거리-방위각 도메인에서의 가상의 지형 시나리오를 생성한 후 제시한 알고리즘의 성능을 검증한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Helicopter-related collision accidents with structures mostly occur at landing, especially in a limited visibility environment, which necessitates some secondary equipment like a radar that can generate stationary clutter image. In this paper, we propose an algorithm that makes an image of stationar...

Keyword

#헬기 장착   #회전 안테나   #헬기 착륙   #클러터 이미지  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 착륙지점에 대한 이미지는 특정 각도에서 얻은 레인지 프로파일(range profile)들을 모아 거리-방위각 도메인으로 출력해주는 것과 같게 생각할 수 있다. 즉, 주 빔(main lobe)이 지향하는 방위각의 레인지 프로파일들을 안테나가 회전함에 따라 모든 각도에 대한 레인지 프로파일을 얻는 것이다. 이때 주 빔을 제외한 부엽(side lobe) 방향으로도 신호가 들어오게 되므로 부엽 성분을 억제하고 주 빔 성분만 얻을 수 있는 알고리즘이 필요하게 된다.
  • Side lobe Canceller(SLC)[3]는 이에 대한 가장 대표적인 방법으로 많이 사용되고 있지만 이는 배열 안테나를 사용한 공간 필터링이기 때문에 단일 안테나를 사용하는 현 시스템에서는 적용하기 힘들다. 따라서 본 논문에서는 클러터 패치들이 가지는 고유의 도플러 주파수 특성을 이용한 필터를 사용하여 부엽 성분을 억제하고 주 빔의 성분만을 추출하여 이미지를 생성하는 알고리즘을 제안한다.
  • 본 논문에서는 회전하는 안테나를 장착한 헬기가 착륙하는 과정에서 착륙지형(클러터)에 대한 이미지를 얻는 알고리즘을 제안하였다. 각도에 따라 달라지는 도플러 주파수 특성을 이용하여 클러터로부터 수신되는 신호를 수학적으로 모델링하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
진폭보상을 해주어야 하는 이유는 무엇 때문인가? 반대로 0o로 갈수록 도플러 주파수가 좁은 구간에 분포하게 되고 이에 따라 입력 신호와 가중치의 위상차이가 크지 않기 때문에 상대적으로 높은 필터 출력값을 가지게 된다. 이러한 현상은 지형의 이미지를 얻는 알고리즘에서는 잘못된 결과를 가져오므로 각도에 대한 모든 출력이 동일한 값을 가지도록 진폭보상을 해주어야 한다.
SAR은 무엇을 이용하여 고해상도의 이차원 이미지를 제공하는가? 착륙지형의 이미지를 생성하는 방법으로 Synthetic Aperture Radar(SAR)가 있다. SAR는 각 클러터 패치(scatterer)들에서 수신되는 고유의 주파수를 이용하여 고해상도의 이차원 이미지를 제공한다. 하지만 SAR는 side-looking 안테나를 이용하여 주행 방향과 다른 지점의 이미지를 제공하므로 착륙지형에 대한 이미지를 제공하는데 어려움이 있다[1].
SAR이 가지는 어려움은? SAR는 각 클러터 패치(scatterer)들에서 수신되는 고유의 주파수를 이용하여 고해상도의 이차원 이미지를 제공한다. 하지만 SAR는 side-looking 안테나를 이용하여 주행 방향과 다른 지점의 이미지를 제공하므로 착륙지형에 대한 이미지를 제공하는데 어려움이 있다[1]. Forward-looking SAR에 대한 알고리즘도 존재하지만 이는 바이스태틱 환경에서 동작이 가능하다[2].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (6)

  1. D. A. Aushermen, A. Kozma, J. L. Walker, H. M. Jones, and E. C. Poggio, "Developments in Radar Imaging," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. AES-20, no. 4, pp.363-400, July 1984. 

    상세보기 crossref

  2. J. Wu, J. Yang, Y. Huang, and H. Wang, "Bistatic forward-looking SAR: Theory and challenges," in Proceeding of IEEE Radar Conference, California: CA, pp. 1-4, 2009. 

  3. H. Cox, R. Zeskind, and M. Owen, "Robust adaptive beamforming," IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol. 35, no. 10, pp. 1365-1376, Oct. 1987. 

    상세보기 crossref

  4. M. A. Richards, "Pulsed Radar Data Acquisition," in Fundamentals of Radar Signal Processing, 2ed ed. New York, NY: McGraw-Hill, ch. 3, pp. 111, 2014. 

  5. B. R. Mahafza, "Detection of Fluctuating Targets," in Radar Systems Analysis and Design Using Matlab, 3rd ed. Boca Raton, FL: McGraw-Hill, ch. 13, pp. 433, 2013. 

  6. M. A. Richards, "Signal Models," in Fundamentals of Radar Signal Processing, 2ed ed. New York, NY: McGraw-Hill, ch. 2, pp. 87, 2014. 

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