[논문]진폭비교 모노펄스 레이다의 성능

안도진; 이준호

doi:10.5515/kjkiees.2018.29.12.969

진폭비교 모노펄스 레이다의 성능
Performance of Amplitude Comparison Monopulse Radar 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.12, 2018년, pp.969 - 975

안도진 (세종대학교 정보통신공학과) , 이준호 (세종대학교 정보통신공학과)

초록
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추적 레이다의 주요 기능은 목표물을 자동으로 추적하는 기능이다. 추적 레이다 중 진폭비교 모노펄스 레이다의 추적 원리를 이용하여 목표물의 각도를 추정할 수 있다. 목표물의 각도를 추정할 때 발생되는 잡음을 고려하여, 각도 오차 검출을 통해 동작하는 진폭비교 모노펄스 레이다의 성능을 분석하고자 한다. 또한 Taylor 전개 기반 근사로 얻은 추정값을 이용하여 진폭비교 모노펄스 레이다의 추정 성능을 예측할 수 있다. 이를 위해 본 논문에서는 진폭비교 모노펄스 레이다의 성능을 Mean Square Error(MSE) 오차로 정량화하여 해석한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The main function of the tracking radar is to automatically track the target. The amplitude-comparison monopulse radar utilizes a monopulse radar to estimate the angular components of a target. In this paper, the operating performance of the amplitude-comparison monopulse radar is quantitatively analyzed via the MSEs, with considerations on additive noise. The performance of the amplitude comparison monopulse radar can be predicted by comparing it with an approximated estimate.

주제어

표/그림 (7)

그림 그림 1. 추적 레이다의 기본 계통도 Fig. 1. Basic scheme of tracking radar.
그림 그림 2. 모노펄스 안테나 패턴^[6] Fig. 2. Monopulse antenna pattern^[6].
그림 그림 3. 모노 펄스 개념의 그림^[6] Fig. 3. Illustration of monopulse concept^[6].
그림 그림 4. 모노펄스 레이다의 각도 추적기 구조 Fig. 4. Monopulse radar angle tracker structure.
그림 그림 5. 모노펄스 레이다 빔의 추적 중심과 각도 오차 Fig. 5. Track axis and angular error of monopulse radar beam.
표 표 1. 시뮬레이션 환경에 대한 파라미터 Table 1. Parameters for simulation.
그림 그림 6. 진폭비교 모노펄스 레이다의 성능 Fig. 6. Performance of amplitude comparison monopulse radar.

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

가설 설정

본 논문에서는 수신신호의 단일 펄스를 통해 각도의 오차를 검출하는 모노펄스 레이다를 사용했다. 4개의 안테나로부터 수신되는 신호가 동일한 위상과 상이한 진폭을 가진다고 가정하여 진폭비교 모노펄스 레이다의 추적 성능을 분석했다. 궁극적으로 수치근사를 통해 진폭비교 모노펄스 각도추정 성능을 예측할 수 있다.
안테나 빔에 수신되는 신호의 잡음성분을 고려하여 안테나 빔의 합 패턴(∑)과 차 패턴(∆)을 식 (11)～식(13)으로 나타낸다. 수신신호의 잡음은 백색잡음(zeromean gaussian noise)으로 가정한다. 안테나 빔 A에 들어온 잡음은 n_A으로 표현한다.
안테나의 빔 패턴은 가우시안 패턴으로 가정한다^[7].

제안 방법

. 그러나 본 논문에서는 추적 레이다의 각도 추적을 위해 진폭비교 모노펄스 레이다를 이용하여 각도 추적 오차 발생 시 측정되는 추정값과 테일러 근사를 통해 측정한 추정 근사값을 Monte-Carlo simulation을 통해 얻은 각각의 MSE 값으로 비교하여 진폭비교 모노펄스 레이다의 성능을 분석하고자 한다.

대상 데이터

본 논문에서는 수신신호의 단일 펄스를 통해 각도의 오차를 검출하는 모노펄스 레이다를 사용했다. 4개의 안테나로부터 수신되는 신호가 동일한 위상과 상이한 진폭을 가진다고 가정하여 진폭비교 모노펄스 레이다의 추적 성능을 분석했다.

데이터처리

또한 수신 신호의 잡음전력은 표 1에서 나타낸 안테나별 수신된 잡음 표준편차의 제곱인 분산으로 계산하였다.

후속연구

궁극적으로 수치근사를 통해 진폭비교 모노펄스 각도추정 성능을 예측할 수 있다. 또한 본 논문의 결과는 모노펄스 각도추정의 해석적 MSE 값에 이용될 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	탐색 레이다는 무엇인가?	레이다는 그 기능에 따라 탐색 및 추적 레이다로 크게 나눌 수 있다. 탐색 레이다는 비교적 광범위한 공간 내에 있는 표적물을 찾아내기 위하여 사용되며, 찾아낸 표적 정보는 목표물의 거리와 방위각이다. 이와 달리 추적 레이다는 예리한 안테나 빔을 이용하여 측정할 물체를 향하여 연속적으로 빔을 방사하여 목표물의 거리, 방위각, 앙각과 같은 공간위치정보를 정밀하게 알 수 있다.
	추적 레이다의 각도 오차 검출회로의 역할은 무엇인가?	각도 오차 검출은 안테나 빔의 중심방향과 표적위치와의 각도 오차에 비례한 오차전압과 오차의 극성을 검출하는 것이다. 이 오차신호가 안테나 빔 방향 제어회로에 보내져서 오차신호가 0이 되도록 안테나 빔 방향을 방위각, 앙각에 관하여 제어한다[5].
	추적 레이다가 타겟의 공간위치정보를 정밀하게 알 수 있는 이유는 무엇인가?	탐색 레이다는 비교적 광범위한 공간 내에 있는 표적물을 찾아내기 위하여 사용되며, 찾아낸 표적 정보는 목표물의 거리와 방위각이다. 이와 달리 추적 레이다는 예리한 안테나 빔을 이용하여 측정할 물체를 향하여 연속적으로 빔을 방사하여 목표물의 거리, 방위각, 앙각과 같은 공간위치정보를 정밀하게 알 수 있다.

참고문헌 (9)

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10.7840/kics.2015.40.7.1413 H. K. Sim, M. A. Jung, and S. C. Kim, “A performance analysis of phase comparison monopulse algorithm for antenna spacing and antenna array,” The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 40, no. 7, pp. 1413-1419, 2015. 10.7840/kics.2015.40.7.1413

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10.5515/KJKIEES.2012.23.10.1212 조병래, 이정수, 이종민, 선선구, “위상 비교 모노 펄스 알고리즘에서 위상평균법을 이용한 추정 각도 정확도 향상,” 한국전자파학회논문지, 23(10), pp. 1212-1215, 2012년 10월. 10.5515/KJKIEES.2012.23.10.1212

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10.1201/9781420066449 B. R. Mahafza, Radar Systems Analysis and Design Using Matlab, 3rd ed. CRC Press, 2016, pp. 639-647. 10.1201/9781420066449
한영진, 김진우, 박소령, 노상욱, “전자전 송수신 시뮬레이터를 활용한 모노펄스 레이다 특성 분석,” 2017년도 한국통신학회 동계종합학술발표회 논문집, 2017년 1월, pp. 705-706.
10.2514/4.403225 A. Golden Jr., Radar Electronic Warfare, Reston, VA, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1988, pp. 211-215. 10.2514/4.403225
M. R Spiegel, Mathematical Handbook of Formulas and Tables, New York, McGraw-Hill, 1968, p. 98.

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