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기계학습 방법을 이용한 레이더 신호 분류
Classification of Radar Signals Using Machine Learning Techniques 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.22 no.1, 2018년, pp.162 - 167  

홍석준 (Dept. of Electronics Engineering, Chungbuk National University) ,  이연규 (Dept. of Electronics Engineering, Chungbuk National University) ,  최종원 (Dept. of Electronics Engineering, Chungbuk National University) ,  조제일 (Dept. Agency for Defense Development) ,  서보석 (Dept. of Electronics Engineering, Chungbuk National University)

초록
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이 논문에서는 수신된 레이더 신호로부터 추출한 파라미터 데이터에 기계학습을 적용하여 그 레이더에 대응하기 위한 재밍기법에 따라 레이더 신호를 분류하는 방법을 제안한다. 현재 군에서는 대부분 사전 조사에 의해 구축된 레이더 신호 파라미터에 대한 라이브러리를 기반으로 위협 형태에 따라 레이더 신호를 분류한다. 그러나 레이더 기술은 계속적으로 발전되고 다양해지고 있기 때문에 새로운 위협이나 기존의 라이브러리에 존재하지 않는 위협형태에 대해서 이 방법을 적용하는 경우 적절하게 신호를 분류할 수 없고 따라서 적합한 재밍기법을 선택하는데 제한이 따른다. 따라서 기존의 위협 라이브러리를 이용한 방식과 다르게 추정한 레이더 신호의 파라미터 데이터만을 이용하여 최적의 재밍기법을 선택할 수 있도록 신호를 분류하는 기술이 필요하다. 이 연구에서는 새로운 위협 신호의 형태에 대응하기 위한 방법으로 기계학습을 기반으로 한 방법을 제시한다. 제안한 방법은 기존에 축적된 라이브러리 데이터를 이용하여 은닉 마르코프(Markov) 모델과 신경망으로 구성된 분류기를 학습시킴으로써 새로운 위협 신호에 대해 적절한 재밍기법을 대응시킬 수 있도록 신호를 분류한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a method to classify radar signals according to the jamming technique by applying the machine learning to parameter data extracted from received radar signals. In the present army, the radar signal is classified according to the type of threat based on the library of the ra...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 수신한 레이더 신호로부터 파라미터 벡터를 추출하는 것은 매우 복잡한 신호분석이 필요하고[2] 재밍방법을 선택하기 위한 신호분류와는 별개의 분야이다. 따라서 이 논문에서는 파라미터 벡터 추출은 완료한 상태에서 레이더 신호를 분류하는 방법을 고려한다.
  • 레이더 재밍은 레이더 신호의 형태에 따라 즉 위협 형태에 따라 다른 방법을 적용해야 한다. 또 일련의 적의 피격과정 중 한 개의 요소만을 방해하는 다수의 요소들을 방해하거나 약화시킴으로써 그 목적을 달성할 수 있다. 재밍 기술의 발전에 따라 적 레이더의 형태도 지속적으로 변화되고 또 개선되고 있다.
  • 이 논문에서는 기존의 재밍기법 할당 방식의 한계를 개선하기 위하여 K-means 및 HMM과 신경망으로 구성된 분류기를 제시하였다. 학습 데이터는 위협신호의 특성 중에서 펄스의 중심주파 수(RF)와 펄스반복간격(PRI)을 사용하였다.
  • 이 논문에서는 새로운 위협 신호에 대응하기 위한 방법으로, 기계학습 방법을 적용하여 기존에 축적된 라이브러리를 학습시킨 후, 실전 상황에서는 분석된 위협 신호의 데이터를 이용하여 적응적으로 최적의 재밍기법에 해당하는 그룹으로 신호를 분류하는 방법을 제안하고자 한다.
  • 재밍의 목적은 전자전 환경에서 적이 전파를 자유롭게 이용하지 못하도록 방해하는 것이다. 재밍은 통신정보의 송수신을 방해하는 통신 재밍과, 항법 시스템, 레이더 등의 수신을 방해하는 비통신 재밍으로 구분할 수 있다[1].

가설 설정

  • 이 논문에서 사용하는 레이더 신호는 짧은 펄스가 변조된 형태의 펄스 레이더 신호라고 가정 한다. 펄스 레이더는 현대전에서 사용되는 레이더의 대부분을 차지한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이더 재밍이란 어떤방법인가? 레이더 재밍은 비통신 재밍 중에서 가장 광범위하게 사용되는 방법으로 항공기 선박, 지상 차량 등에서 미사일이나 유도탄 공격을 위한 적 레이더의 탐색과 추적 기능을 무력화시켜 적의 공격으로부터 방어하기 위한 자기방어 목적이 크다. 레이더 재밍은 초기 레이더의 주요 기능인 표적의 위치 파악 기능을 단순 방해하는 기술에서 적의 레이더를 통제하고 적이 모르게 반사파를 관리하는 은밀한 기만과 유인 기술로 발전해 오고 있다[1].
레이더 재밍은 어떤 목적이 크다고 볼 수 있는가? 레이더 재밍은 비통신 재밍 중에서 가장 광범위하게 사용되는 방법으로 항공기 선박, 지상 차량 등에서 미사일이나 유도탄 공격을 위한 적 레이더의 탐색과 추적 기능을 무력화시켜 적의 공격으로부터 방어하기 위한 자기방어 목적이 크다. 레이더 재밍은 초기 레이더의 주요 기능인 표적의 위치 파악 기능을 단순 방해하는 기술에서 적의 레이더를 통제하고 적이 모르게 반사파를 관리하는 은밀한 기만과 유인 기술로 발전해 오고 있다[1].
K-means 알고리듬은 어떤 역할을 수행하는가? 알고리듬의 특성상 초기값과 클러스터 중심값을 결정하는 방법에 따라 다른 분류 결과를 얻을 수 있다[4]. 이 알고리듬은 자율학습의 일종으로, 입력 데이터에 유한한 개수의 레이블을 달아주는 역할을 수행한다.
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참고문헌 (6)

  1. Sergei A. Vakin, Lev N. Shustov, Robert H. Dunwell, Fundamentals of Electronic Warfare, Artech House, 2001. 

  2. Richard G. Wiley, ELINT: The Interception and Analysis of Radar Signals, Artech House, 2006. 

  3. Daniel Jurafsky, James H. Martin, Speech And Language Processing, Pearson Education, 2000. 

  4. Shin Won Lee, Hyung Jin Oh, Dong Un An, Seong Jong Jeong, "Korea Information Processing : An Implementation of K-Means Algorithm Improving Cluster Centroids Decision Methodologies," The KIPS Transactions: Part B, Vol. 11 No. 7, pp. 867-874, 2004. 

  5. Sanghoon Jun, Eenjun Hwang, "Sequence-based Similar Music Retrieval Scheme," j.inst.Korean.electr.electron.eng, Vol.13 No. 2, pp. 167-174, 2009. 

  6. In-Sung Woo, Chwa-Cheul Shin, Heung-Soon Kang, Suk-Dong Kim, "The Study of Korean Speech Recognition for Various Continue HMM," j.inst.Korean.electr.electron.eng, Vol. 11 No.2, pp. 89-94, 2007. 

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