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FOD 탐지 FMCW 레이다에서 지면 클러터 모델링 및 탐지성능에 대한 영향 분석
Ground Clutter Modelling and Its Effect of Detection Performance in FOD FMCW Radar 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.27 no.4, 2018년, pp.61 - 68  

송승언 ,  김봉석 ,  김상동 ,  김민수 ((주)웨이브텍 SI사업부) ,  김윤섭 ((주)웨이브텍 SI사업부) ,  이종훈

초록
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본 논문에서는 FOD (foreign object debris) FMCW (frequency modulated continuous waveform) 레이다에 대한 지상 클러터 모델링 및 검출 성능에 미치는 영향을 분석한다. 레이다 수신신호에는 FOD에 의해 반사된 신호 뿐 만 아니라 활주로 표면 및 잔디영역에 의해 반사된 신호까지 포함된다. FOD의 RCS (radar cross section)가 잔디영역의 RCS와 거의 같기 때문에 클러터 제거 알고리즘을 적용하지 않으면 FOD의 검출이 어렵다. 또한, FOD와 클러터 모두가 움직이지 않기 때문에, 대표적 클러터 제거 알고리즘인 MTI (moving target indicator) 기법의 적용이 어렵다. 따라서 클러터 맵을 이용한 클러터 제거 기법이 필요하고, 이를 위해서는 활주로 표면을 고려한 클러터 맵을 정확하게 생성하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 신뢰도 높은 클러터 맵을 생성하기 위해 FOD가 없는 표면의 경우에만 모든 범위의 레인지 빈에 대해 각각의 비트신호를 생성하고, 생성된 비트 신호를 100번 누적하였으며 RCS 값에 웨이블 분포를 적용하였다. 시뮬레이션 결과는 생성된 클러터 맵을 FOD FMCW 레이다에 적용함으로써 FOD가 제대로 검출됨을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper deals with ground clutter model for FOD (foreign object debris) surveillance FMCW (frequency modulated continuous waveform) radar. In the FOD surveillance radar, it has received not only the signals reflected by FOD, but also the clutters of the surface of the runway and the grassland sim...

주제어

#레이다   #지면 클러터   #모델링   #웨이블 분포   #클러터 맵  

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 FMCW 레이다의 성능 분석을 위해 지면 클러터 성분을 모델링하고 클러터 성분을 분석한다. 더욱이, 모델링한 클러터 특성을 적용하여, 레인지 빈에 따른 비트(beat) 신호를 생성하고 100회 누적하여 평균을 취함으로써 클러터 맵을 생성하였다.

가설 설정

  • 이러한 반사체는 클러터의 반사 면적 내에 임의의 위치에 산재되어 있기 때문에 클러터는 특정한 확률 분포 형태로 모델링하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 지면 클러터를 웨이블 분포로 가정하였다[15]. 지면 클러터는 정지되어 있는 대상물이기 때문에 움직임에 의한 도플러 주파수 성분은 모델에서 제외한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
클러터 성분을 제거하는 대표적 방법은? 일반적으로, 레이다의 수신 신호에는 FOD의 정보뿐만 아니라 활주로 등과 같은 지면 특성에 의한 클러터 성분이 동시에 수신되기 때문에 이러한 클러터 성분은 FOD를 정확하게 탐지하는데 악영향을 미친다. 다양한 클러터 성분을 제거하는 대표적 방법으로 MTI(moving target indicator) 기술을 예로 들 수 있다. 클러터 신호는 주파수 스펙트럼에서 DC성분에 집중되어 있고, 움직이는 타겟은 주파수 스펙트럼에서 타겟의 속도에 의해서 도플러 주파수 성분을 가지게 된다.
FOD란? FOD(Foreign object debris)란 항공기를 손상시킬 수 있는 부적절한 위치에 놓여 있는 모든 물체를 지칭한다[1]. FOD에 의한 피해를 방지하기 위해, 일일 2~4회의 인력을 이용한 정기적 점검을 통해 FOD를 수집하고 있다.
FMCW FOD 레이다 시뮬레이션의 동작 알고리즘은 어떤 정보에 대한 방법을 가지고 있는가? 그림 6은 FMCW FOD 레이다 시뮬레이션의 동작 알고리즘이다. 입력 값의 정보, 거리 빈의 계산 방법, FFT를 수행하기 위한 조건, 생성한 클러터 맵의 갱신 여부 등에 대한 방법을 나타내고 있다. 그림.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (16)

  1. The Federal Aviation Administration (FAA), Airport Foreign Object Debris(FOD) Management, US Department of Transportation, Washington D.C., 2011. 

  2. J. Lee, Development of Automatic Detection System for Foreign Objects (FOD) in Runways, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Sejong, 2014. 

  3. Y.S. Jin, E.G Hyun, S.D. Kim, B.S. Kim, J.H. Lee, "Low Complexity FMCW Surveillance Radar Algorithm Using Phase Difference of Dual Chirps," IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications, Vol 12, No 2, pp. 71-77, 2017. 

  4. E.E. Herricks, D. Mayer, S. Majumdar, Foreign Object Debris Characterization at a Large International Airport, US Department of Transportation, Washington D.C., 2015. 

  5. G. Mehdi, J. Miao, "Millimeter Wave FMCW Radar for Foreign Object Debris (FOD) Detection at Airport Runways," Proc. of 2012 9th International Bhurban Conference, pp.407-412, 2012. 

  6. H. Seo, H. Park, and K. Lee "Convenient Radar Received Power Prediction Method for North Korea SLBM Detection," Journal of the Korea Society for Simulation, Vol. 26. No. 2, pp.51-58, 2017. 

  7. S. Ko, "Spectrum Analysis of UWB Radar Transmitter for Short Range Automobile Application," IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications, Vol 10, No 2, pp. 57-64, 2015. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. K.B. Lee, J.G. Lee, D.H. Kim, "A Study for Efficient Foreign Object Debris Detection on Runways," Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, Vol. 22, No. 1, pp.130-135, 2014. 

    원문보기 상세보기 crossref

  9. Z. Lili, W. Hong, W. Xuegang, "Non-Rayleigh Distribution Clutter Modeling of FOD Surveillance Radar on Runways," Proc. of 2013 IEEE International Conference, pp.1-4, 2013. 

  10. J. Zhang, C. Zheng, B. Yang, X. Yao, J. Miao, "Design Procedures and Considerations of FOD Detection Millimeter-Wave FMCW Radar," Proc. of 2013 IEEE International Conference, pp. 1612-1617, 2013. 

  11. B.S. Kim, S.D Kim, J.H. Lee, "Low Complexity Super Resolution Algorithm for FOD FMCW Radar Systems," IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications, Vol 13, No 1, pp. 1-8, 2018. 

  12. B.R. Mahafa, "Radar System Analysis and Design Using MATLAB," CHAPMAN&HALL/CRC, Washington D.C., 2000. 

  13. H.H. Ko, K.W. Cheng, H.J. Su, "Range Resolution Improvement for FMCW Radars," Proc. of 2008 European Radar Conference, pp 352-355, 2008. 

  14. http://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq2100000089849. 

  15. C.H. Nam, S.W. Ra, "Approximated Modeling Technique of Weibull Distributed Radar Clutter," The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, Vol. 23, No. 7, pp.822-830, 2012. 

    원문보기 상세보기 crossref

  16. P.D.L. Beasley, G. Binns, R.D. Hodges, R.J. Badley, "Tarsier(R), a Millimetre Wave Radar for Airport Runway Debris Detection," Proc. of First European Radar Conference, pp. 261-264, 2004. 

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