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문제 정의
- 따라서 실제 실험 데이터에 적용할 경우 식 (8)에서 고려해야할 고차항의 범위가 증가하게 된다. 본 논문에서는 드론의 크기에 따라 각기 다른 요동 보상 알고리즘을 적용하여 미세한 요동의 변화를 최대한 보상할 수 있도록 신호처리를 반복하였다. 야외 실험에서는 직선 비행하는 서로 다른 두 기종의 드론에 대한 ISAR 영상을 획득하였고, 수집된 레이더 수신 데이터는 저장된 후 실험실에서 영상 획득 알고리즘에 입력되었다.
- 본 논문에서는 드론의 탐지뿐만 아니라 분류에도 활용할 수 있는 레이더 운용 기법을 제안하고 분석하였다. 최근 활발히 연구되고 있는 마이크로 도플러 탐지 기법은 드론 로터에 의한 도플러 특성 정보를 분석하는 것으로서 이동하는 드론에서의 오차가 증가하고, 드론 본체에 대한 정보에 대해서는 취약하게 되는 문제가 있어서 실제 활용에 한계가 있다.
- 본 논문에서는 레이더 기반의 드론 탐지를 위해 CW 도플러 레이더를 이용한 마이크로 도플러 분석과 FMCW 레이더를 이용한 ISAR 영상 획득실험을 수행한 결과를 제시하였다.
- 최근 활발히 연구되고 있는 마이크로 도플러 탐지 기법은 드론 로터에 의한 도플러 특성 정보를 분석하는 것으로서 이동하는 드론에서의 오차가 증가하고, 드론 본체에 대한 정보에 대해서는 취약하게 되는 문제가 있어서 실제 활용에 한계가 있다. 본 논문에서는 마이크로 도플러 기반 드론 탐지의 이론적 예측과 실제 실험 결과를 비교한 후 새로운 대안의 필요성을 제시한다. 이를 위해 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상 기법을 도입하여 고해상도의 드론 레이더 영상을 획득하는 방안을 도입하고 실제 실험을 통해 검증한다.
- 마이크로 도플러 분석은 회전익 로터의 회전 성분만을 다루므로 직접적인 드론의 식별 목적으로는 타당하지 않으며, 미약한 신호 특성으로 인해 도심이나 원거리에서 이동하는 드론에 대해서는 적용이 어렵다. 본 논문에서는 이를 극복하기 위해 ISAR 영상 기법을 활용하여 고해상도 드론 영상을 획득함으로써, 서로 다른 기종의 드론에 대한 형상의 식별이 가능함을 제시하였다.
- 본 연구는 실제 비행하는 드론에 대하여 다중 대역의 레이더 신호를 송출하고 수신된 신호의 정밀 신호 처리 실험 결과를 분석하였다. 고해상도 ISAR 영상합성을 통해 국내에서 상업적으로 많이 사용되고 있는 두 기종의 드론을 탐지하고 상호 식별이 가능함을 보였다.
- 본 연구는 증가하는 드론의 활용과 함께 발생 가능한 안전사고, 치안 위협 등에 대응하기 위한 방안으로 레이더를 활용한 드론 탐지 및 식별 기술을 다루었다. 대표적인 레이더 기반의 드론 탐지 기법으로 CW 레이더를 활용한 마이크로 도플러 분석과 FMCW 기반의 ISAR 영상 합성 기법을 제시하고 각각의 활용 방안과 가능성을 제시하였다.
- 본 연구에서는 이동형 드론 탐지 시스템을 가정하여 상업용 소자로 구성된 1 W급 출력을 갖는 다중 대역의 소형 레이더를 구축하였다. 이를 활용하여 실제 도심에서 운용되는 드론을 대상으로 마이크로 도플러 패턴 분석을 먼저 수행하고 다음으로 ISAR 기법을 적용한 2차원 드론 영상을 획득하는 실험을 수행하였다.
가설 설정
- 5는 FMCW 신호 기반의 ISAR 처리 과정에 대해 나타낸다. 본 논문에서는 도심이나 주요 시설물에 근접하여 직선 비행하는 드론에 FMCW ISAR를 적용하여 탐지 및 식별을 수행하는 시나리오를 가정한다. FMCW ISAR의 처리 과정은 일반적인 SAR 영상의 처리 과정과 유사하나, 드론의 불균질한 움직임을 보상하기 위해 거리지연 보상, 위상 요동 및 거리 오차를 보상하는 정밀 신호처리가 중요한 역할을 수행한다[12,13].
- 본 연구에서는 로터의 단면 구간에서 최대 반사도 값을 AP 로 가정하여 시뮬레이션을 수행하였다.
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