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GSC 기반 모노펄스 레이다용 클러터 추정 알고리즘
A Clutter Estimation Algorithm Applicable to GSC Based Monopulse Radar 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.28 no.7, 2017년, pp.576 - 579  

김나용 (광운대학교 전파공학과) ,  전현무 (광운대학교 전파공학과) ,  배창식 (광운대학교 전파공학과) ,  박규철 (국방과학연구소) ,  정용식 (광운대학교 전파공학과) ,  양훈기 (광운대학교 전파공학과)

초록
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레이다의 레이돔 형상으로 인한 플래쉬 부엽(flash lobe)으로 인해 수신신호에는 표적 성분 외에 클러터(clutter) 성분이 포함된다. 클러터는 재머와 달리 표적성분과 동일한 시간에 입력될 수 있으므로 이 경우 조향방향과 표적방향의 방향오차를 추정하는 모노펄스(monopulse) 레이다의 성능 열화를 일으킨다. 본 논문에서는 클러터 환경에서 GSC(Generalized Sidelobe Canceller) 기반 모노펄스 레이다 시스템의 성능을 개선할 수 있는 클러터 추정 알고리즘을 제시한다. 직교투영(orthogonal projection) 과정을 반복하는 알고리즘에 의해 클러터 추정 성능이 개선될 수 있는 근거를 제시하며 시뮬레이션에 의해 클러터 추정 과정이 포함된 GSC 기반 시스템이 기존 모노펄스 시스템보다 방향 추정 성능을 개선할 수 있음을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Due to the existence of flash lobe caused by the radome structure, a radar return in general contains clutter component added to target echo. Unlike jammer, clutter is apt to simultaneously coexist with target echo, which hinders a monopulse radar from estimating the angle difference between target ...

주제어

#Radar   #Monopulse   #Generalized Sidelobe Canceller  

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 표적 방향과 조향 방향이 유사한 경우에도 GSC 기반 모노펄스의 성능 열화를 막을 수 있도록 클러터 추정부가 추가된 GSC 기반 모노펄스 시스템을 제안한다. Ⅱ장에서 시스템 구조를 제시하고, Ⅲ장에서 클러터 추정 알고리즘을 제시하며, Ⅳ장에서 시뮬레이션 결과를 보인다.

가설 설정

  • I장에서 언급했듯이 플래쉬 부엽에 의한 클러터 입사각도 θC는 조향방향과 상당히 떨어져 있다고 가정한다.
  • 시뮬레이션은 중심주파수가 10 GHz에서 64개의 배열 소자를 갖는 선형배열 안테나 모노펄스 시스템을 가정하였다. 그림 2는 클러터 추정 성능을 보여주는 시뮬레이션 결과로서 조향방향은 23°이고 －50°에서 클러터신호가 SCR(Signal Clutter Ratio) －10 dB의 전력으로 표적신호와 함께 입사되고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
GSC의 장점은 무엇인가? 간섭 성분이 표적신호와 동시에 존재하는 환경에서 평면(planar) 배열 구조 안테나를 사용하는 경우, 합빔(sum beam)과 차빔(difference beam)이 방위각, 고각 방향으로 분리될 수 있는 성질을 이용해서 주엽 재머를 억제하면서 모노펄스 성능을 개선하는 방법이 제시되었다 [5] . 조향방향과 표적방향의 방위각 오차가 적을수록 간섭환경에서 방향 추정 성능이 우수한 GSC(Generalized Sidelobe Canceller) 구조로 모노펄스 시스템을 구현하는 방법도 제시되었다 [6] . 제시된 방법에서는 조향 방향과 표적 방향이 유사한 경우, GSC 구조의 차단 행렬(blocking matrix) 설계 등 구체적인 구현 방법이 제시되어 있지 않다.
클러터는 무슨 특징을 가지는가? 레이다의 레이돔 형상으로 인한 플래쉬 부엽(flash lobe)으로 인해 수신신호에는 표적 성분 외에 클러터(clutter) 성분이 포함된다. 클러터는 재머와 달리 표적성분과 동일한 시간에 입력될 수 있으므로 이 경우 조향방향과 표적방향의 방향오차를 추정하는 모노펄스(monopulse) 레이다의 성능 열화를 일으킨다. 본 논문에서는 클러터 환경에서 GSC(Generalized Sidelobe Canceller) 기반 모노펄스 레이다 시스템의 성능을 개선할 수 있는 클러터 추정 알고리즘을 제시한다.
항공용 레이다의 레이돔 형상에 의해 조향방향과 다른 방향에서 플래쉬 부엽이 발생되는데 이 경우 제약사항은 무엇인가? 항공용 레이다의 레이돔 형상에 의해 조향방향과 다른 방향에서 플래쉬 부엽이 발생하며, 플래쉬 부엽 방향으로 입력되는 클러터 성분은 표적신호와 동시에 입력될 수 있다 [1],[2] . 이 경우 간섭신호만을 포함한 공분산 행렬(cova-riance matrix)을 얻을 수 없으므로 기본적으로 최대우도 기반 모노펄스 기법 [3],[4] 을 적용할 수 없다. 간섭 성분이 표적신호와 동시에 존재하는 환경에서 평면(planar) 배열 구조 안테나를 사용하는 경우, 합빔(sum beam)과 차빔(difference beam)이 방위각, 고각 방향으로 분리될 수 있는 성질을 이용해서 주엽 재머를 억제하면서 모노펄스 성능을 개선하는 방법이 제시되었다 [5] .
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참고문헌 (7)

  1. Samuel M. Sherman, Monopulse Principle and Techniques, Artech House edition. 1984. 

  2. 서승희, 조지현, "원뿔형 비구면 레이돔에 대한 전자파 해석 기법 개발", 한국전자파학회논문지, 20(7), pp. 617-624, 2009년. 

    원문보기 상세보기

  3. U. Nickel, "Monopulse estimation with adaptive arrays", IEE Proc F, Sonar&Navig, pp. 303-308, 1993. 

  4. U. Nickel "Overview of generalized monopulse estimation", IEEE A&E Syst. Magazine, vol. 21, no. 6, Part 2: Tutorials, pp. 27-56, 2006. 

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  5. K. B. Yu, D. J. Murrow, "Adaptive digital beamforming radar for monopulse angle estimation in jamming", IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 37, no. 2, pp. 508-523, 2001. 

    상세보기 crossref

  6. S.-H. Moon, D.-S. Han, M-J Cho, and Y-K Kwag, "A new GSC using monopulse angle estimation technique for fast tracking", IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology (ISPAST), pp. 158-163, 2003. 

  7. Y. Lee, W.-R. Wu, "A robust adaptive generalized sidelobe canceller with decision feedback", IEEE Trans. Antennas Propag, vol. 53, no. 11, pp. 3822-3832, 2005. 

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