[논문]F-16 전투기 축소모델을 사용한 위상비교 방향 탐지 기법의 방위각 정확도 시험

임중수; 채규수; 김영호; 김기출

doi:10.22156/cs4smb.2017.7.5.083

초록
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본 논문은 F-16 전투기 축소모델을 사용한 위상비교 방향 탐지 장치의 방위각 정확도 시험에 대해서 기술하였다. 전투기 하부면에 안테나를 배치하면 항공기 구조물에 의한 전파 반사가 일어나서 방위각 측정오차가 발생한다. 본 연구에서는 F-16 전투기를 5:1로 축소 모델링하고 전투기 하부면에 5개 안테나를 원형으로 설치한 다음 $0-360^{\circ}$ 방위각에서 $1^{\circ}$ 간격으로 전파를 수신하였다. 이 때 5개 안테나에 수신되는 전파의 위상을 수치해석으로 계산하여 방향 탐지정확도 시험을 실시하였다. 축소모델을 사용해서 시험한 위상비교 방향 탐지 방식의 방위각 오차는 신호잡음세기가 0dB 이상인 경우 평균 $0.5^{\circ}$ 이하로 측정되어서 전투기의 위상비교 방향 탐지 장치 설계에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper describes the azimuth accuracy test of phase comparison direction finding method using F-16 fighter scale-down model. When the antennas are placed on the bottom of a fighter, reflection signals caused by an aircraft structure arises and an azimuth error occurs. In this research, the F-16 ...

This paper describes the azimuth accuracy test of phase comparison direction finding method using F-16 fighter scale-down model. When the antennas are placed on the bottom of a fighter, reflection signals caused by an aircraft structure arises and an azimuth error occurs. In this research, the F-16 fighter scale-down model was made to 5:1, and five antennas were placed on the bottom of the model, then the radio waves of emitters were received by the antennas in the $0-360^{\circ}$ azimuth angles. The accuracy test was performed by numerically analyzing the phases of the radio waves received by the five antennas. The azimuth error of the phase comparison direction finding with scale-down model was measured to be less than $0.5^{\circ}$ when the signal noise ratio was larger then 0dB, and it could be very useful for the design of the phase comparison direction finding method of the fighter.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 F-16 전투기 축소모델을 사용한 위상비교 방향 탐지 장치의 방위각 정확도 시험에 대해서 연구하였으며, F-16 전투기를 5:1 모델로 축소 제작하고 전투기 하부면에 5개 안테나를 UCA 로 배열하여 방향 탐지 정확도 시험을 실시하였다. 축소모델을 사용한 방향탐지는 실제 환경에서 발생할 수 있는 요소를 대부분 반영하였으며 SNR이 0dB 이상인 경우 측정오차가 0.

제안 방법

Fig. 7과 같이 F-16 전투기 하부면(Bottom of fighter)에 안테나를 배치하고 0-360° 방위에서 전파를 수신하여 수신되는 전파의 크기와 위상을 측정하여 위상비교 방탐 알고리즘을 이용하여 입사신호의 방위각을 측정하고, 측정된 방위각을 전파가 발사된 실제 방위각과 비교하여 측정오차를 구하였다.
데이터 출력부분은 Fig. 6에서 보는 것과 같이 수평축에는 플랫폼의 방위각을 수직축에는 평균 방탐 오차를 표시해서 안테나 설치 위치에 따른 방위각별 방탐 정확도를 정확하게 볼 수 있도록 구현하였다[15].
2와 같이 잘 정합된 두 개의 안테나와 위상비교기(Phase comparator)를 사용한다. 두 채널의 안테나로 수신된 전파는 위상 비교기로 전달되고, 여기서 전파의 입사 방향에 따른 상대적인 위상차를 측정한다.
본 논문에서는 Fig. 1과 같이 방위각 360°를 동시에 탐지할 수 있고 방탐 정확도가 높아서 최근에 많이 사용되고 있는 위상비교 방탐 장치의 위상비교 방위각 방탐 알고리즘을 개발하고, 개발 알고리즘을 F-16 전투기 5:1 축소모델에 안테나를 장착해서 수치해석한 결과를 이용해서 방탐 정확도를 시험하였다.
본 연구에서는 F-16 전투기를 Table 1과 같이 5:1 크기로 축소 모델링하여 수치해석을 이용하여 전파 수신시험을 실시하였다. Fig.
5의 내용을 운용자가 쉽게 인지하여 자료를 입력하고 결과를 그래프 형태로 쉽게 볼 수 있도록 설계하였다. 입력 자료는 Fig. 6과 같이 입력요소별 팝업 창을 두었으며 수치해석 자료와 같이 용량이 큰 입력데이터는 파일 단위로 입력할 수 있게 구성하여 데이터 입력시간 단축과 정확도를 높일 수 있도록 작성하였다.

후속연구

본 논문에서는 F-16 전투기 축소모델을 사용한 위상비교 방향 탐지 장치의 방위각 정확도 시험에 대해서 연구하였으며, F-16 전투기를 5:1 모델로 축소 제작하고 전투기 하부면에 5개 안테나를 UCA 로 배열하여 방향 탐지 정확도 시험을 실시하였다. 축소모델을 사용한 방향탐지는 실제 환경에서 발생할 수 있는 요소를 대부분 반영하였으며 SNR이 0dB 이상인 경우 측정오차가 0.5° 이하로 정확하여 전투기의 방향 탐지 장치 설계에 잘 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수동형 방탐이란?	특히 조난사고나 불법 전파발견 등은 빠른 시간 안에 상대방 송신기에서 발사되는 전파를 수신하여 전파가 송신되는 방향과 위치를 정확하게 찾아야 한다. 이처럼 전파 방탐장치에서 자체적으로 송신신호를 발사하지 않고 상대방 송신기에서 발사하는 신호를 수신만 해서 전파의 방향을 찾는 방법을 수동형(Passive) 방탐이라 부른다[1].
	여러 개의 전파원에서 신호가 동시에 송신되는 경우 전파신호들을 효과적으로 분리하기 위해 사용되는 수동형 방탐 방법은?	수동형 방탐 방법에는 진폭비교 방탐, 위상비교 방탐, 시간비교 방탐, 주파수비교 방탐 등이 있다. 특히 여러 개의 전파원에서 신호가 동시에 송신되는 경우 전파신호들을 효과적으로 분리하기 위해서 MUSIC (Multiple Signal Classification) 방탐, averaged- MUSIC 방탐 기술 등이 사용되고 있다[2-5].
	수동형 방탐 방법의 종류는?	수동형 방탐 방법에는 진폭비교 방탐, 위상비교 방탐, 시간비교 방탐, 주파수비교 방탐 등이 있다. 특히 여러 개의 전파원에서 신호가 동시에 송신되는 경우 전파신호들을 효과적으로 분리하기 위해서 MUSIC (Multiple Signal Classification) 방탐, averaged- MUSIC 방탐 기술 등이 사용되고 있다[2-5].

참고문헌 (15)

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J. S. Lim & G. S. Chae. (2016). Analysis of Direction Finding Accuracy for Amplitude-Phase Comparison and Correlative Interferometer Method. Journal of the Society of Digital Policy & Management, 14(1), 195-201. DOI : 10.14400/jdc.2016.14.1.195

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J. S. Lim. (2017). Data Convergence of Circular Array Correlative Interferometer Direction finding with 7-Antenna. Journal of the Korea Convergence Society, 8(11), 1-6. DOI : 10.15207/jkcs.2017.8.1.001

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I. K. Lee et al. (2006). Radar Engineering and Applications in Electronic Warfare. Seoul : Dae-young Sa.
J. S. Lim, Y. H. Kim & K. C. Kim. (2017). A Simulator for Analyzing of Correlative Interferometer Direction Finder. Journal of the SMB Convergence Society, 7(2), 53-58. DOI : 10.22156/cs4smb.2017.7.2.053

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