[논문]크로스 아이 기법의 원추형 스캔 레이더 기만 성능 분석

장연수; 박진태; 조지행; 이창훈

doi:10.9766/kimst.2018.21.5.583

[국내논문] 크로스 아이 기법의 원추형 스캔 레이더 기만 성능 분석
Deception Performance Analysis of Cross Eye Technique against Conical Scan Radar 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.21 no.5, 2018년, pp.583 - 590

장연수 (국방과학연구소 제2기술연구본부) , 박진태 (국방과학연구소 제2기술연구본부) , 조지행 (국방과학연구소 제2기술연구본부) , 이창훈 (국방과학연구소 제2기술연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper

Cross eye technique was proposed as an angle deception jamming technique against monopulse radars. Tracking radars use monopulse or conical scan methods for angle estimation of a target. Thus, if we verify deception performance of cross eye technique against a conical scan radar, efficient jamming systems can be developed to disturb both monopulse radars and conical scan radars. In this paper, we propose a mathematical model for a conical scan radar and a cross eye system. Using the proposed model, angular deception performance of the cross eye technique against conical scan radar is analyzed.

Keyword

표/그림 (21)

그림 Fig. 1. Conical-scan concept
그림 Fig. 2. Received signal amplitude of conical-scan
그림 Fig. 3. Beam pattern of conical-scan
그림 Fig. 4. Conical-scan model
그림 Fig. 5. Amplitude of received signal for target
그림 Fig. 6. Block diagram of cross eye system
그림 Fig. 7. Cross eye model for conical-scan radar
그림 Fig. 8. Amplitude of received signal for cross eye's first Transmitter
그림 Fig. 9. Amplitude of received signal for cross eye's second Transmitter
그림 Fig. 10. Amplitude of received signal for cross eye Tx 2
그림 Fig. 11. Amplitude of received signal for target and cross eye(JSR : 0 dB)
그림 Fig. 12. Amplitude of received signal for target and cross eye(JSR : 5 dB)
그림 Fig. 13. Amplitude of received signal for target and cross eye(JSR : 7dB)
그림 Fig. 14. Amplitude of received signal for target and cross eye(JSR : 10 dB)
그림 Fig. 15. Amplitude of received signal for target and cross eye(Tx distance : 5 m, range : 1 km)
그림 Fig. 16. Amplitude of received signal for target and cross eye(Tx distance : 10 m, range : 1 km)
그림 Fig. 17. Amplitude of received signal for target and cross eye(Tx distance : 15 m, range : 1 km)
그림 Fig. 18. Amplitude of received signal for target and cross eye(Tx distance : 20 m, range : 5 km)
그림 Fig. 19. Amplitude of received signal for target and cross eye(Tx distance : 20 m, range : 10 km)
그림 Fig. 20. Amplitude of received signal for target and cross eye(Tx distance : 20 m, range : 15 km)
그림 Fig. 21. Deception angle for JSR

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 기존의 크로스 아이 기법에 대한 분석과는 달리 원추형 스캔 레이더에 대한 각도기만 효과를 알아보고자 한다. 이를 위해 원추형 스캔 빔과 크로스 아이 송신기 간의 기하학적인 관계를 모델링하고 그에 따른 신호 세기를 분석한다.

가설 설정

3차원 좌표상에서 레이더는 z축에 존재하고 목표물은 x축 위에 존재하며 R₁거리만큼 떨어져 있다고 가정한다. 빔 중심점(beam center point)은 xy평면에서 z축으로부터 𝛿°만큼 틀어진 상태로 회전하게 된다.
레이더와 목표물의 거리는 1 km이며 목표물은 x축 방향(3시 방향) 원점으로부터 30 m 떨어져있다고 가정하였다. 빔 폭은 약 5°, 빔 중심축 이격 각도는 2°로 설정하였다.
레이더와 목표물의 거리는 1 km이며 목표물은 x축 방향(3시 방향) 원점으로부터 30 m 떨어져있다고 가정하였다. 크로스 아이 송신기는 목표물의 좌우에 각 10 m 거리로 이격되어 있다고 가정하였다. 빔 폭은 약 5°, 빔 중심축 이격 각도는 2°로 설정하였다.

제안 방법

본 논문에서는 기존의 크로스 아이 기법에 대한 분석과는 달리 원추형 스캔 레이더에 대한 각도기만 효과를 알아보고자 한다. 이를 위해 원추형 스캔 빔과 크로스 아이 송신기 간의 기하학적인 관계를 모델링하고 그에 따른 신호 세기를 분석한다. Fig.
본 논문에서는 원추형 스캔 레이더와 크로스 아이 시스템이 조우하는 상황을 수학적으로 모델링하고 각도기만 효과를 분석하였다. 이를 통해 크로스 아이 시스템이 모노펄스 방식뿐만 아니라 원추형 스캔 레이더에 대해서도 각도기만 효과가 있는 것을 확인하였다.

대상 데이터

그러나 크로스 아이 송신기 1과 2의 신호는 180° 위상 차이를 갖게 되므로 두 신호의 차이 값이 레이더로 인가된다. 위상 차를 반영한 크로스 아이 송신 신호의 원추형 스캔 레이더 인가 신호 세기를 다음 그래프에 나타내었다.

데이터처리

본 논문에서는 크로스 아이 신호가 인가되는 여러 상황에서 수신 신호의 각도별 크기 비교를 위해 수신 신호의 크기를 정규화(Normalized)하여 나타내었다. Fig.

성능/효과

본 논문에서는 원추형 스캔 레이더와 크로스 아이 시스템이 조우하는 상황을 수학적으로 모델링하고 각도기만 효과를 분석하였다. 이를 통해 크로스 아이 시스템이 모노펄스 방식뿐만 아니라 원추형 스캔 레이더에 대해서도 각도기만 효과가 있는 것을 확인하였다. 또한 다양한 상황에 대한 분석을 통해 JSR이 높을수록, 크로스 아이 송신기 간격이 넓을수록, 스캔 레이더와 크로스 아이 시스템의 거리가 가까울수록 각도기만 효과가 향상되는 것을 확인하였다.
이를 통해 크로스 아이 시스템이 모노펄스 방식뿐만 아니라 원추형 스캔 레이더에 대해서도 각도기만 효과가 있는 것을 확인하였다. 또한 다양한 상황에 대한 분석을 통해 JSR이 높을수록, 크로스 아이 송신기 간격이 넓을수록, 스캔 레이더와 크로스 아이 시스템의 거리가 가까울수록 각도기만 효과가 향상되는 것을 확인하였다. 본 논문의 결과는 차세대 전파교란 시스템 개발 및 운용개념 확립에 효과도 분석 자료로 활용될 수 있을 것이다.

후속연구

또한 다양한 상황에 대한 분석을 통해 JSR이 높을수록, 크로스 아이 송신기 간격이 넓을수록, 스캔 레이더와 크로스 아이 시스템의 거리가 가까울수록 각도기만 효과가 향상되는 것을 확인하였다. 본 논문의 결과는 차세대 전파교란 시스템 개발 및 운용개념 확립에 효과도 분석 자료로 활용될 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	재밍 시스템은 어떤 기능을 하는가?	적의 추적 레이더로부터 아군을 보호하기 위해서는 각도 추정을 기만할 수 있는 재밍 시스템이 필요하다. 원추형 스캔은 빔을 원형으로 회전시키며 수신된 반사 신호의 크기가 가장 큰 방향으로 각도를 추정하는 방식이다.
	원추형 스캔 레이더를 기만하는 방법은 무엇인가?	원추형 스캔 레이더를 기만하는 방법으로는 시간 순차적으로 신호의 진폭을 변화시키는 진폭변조(AM : Amplitude Modulation) 재밍 방법이 있다[2]. 진폭변조 재밍을 사용하면 원추형 스캔 레이더의 스캔 회전 주기에 맞추어 재밍 신호를 송신함으로써 반대방향으로 각도를 기만할 수 있다.
	추적 레이더는 각도 정보를 어떻게 추정하는가?	현대전에 있어서 레이더를 이용한 목표물의 정보 획득 및 추적은 매우 중요한 요소이며 이를 위해 다양한 추적 레이더가 사용되고 있다. 추적 레이더는 각도 정보를 추정하기 위해 시간 순차적 스캔(time sequential scan) 방식 또는 단일 펄스를 이용하여 각도를 추정하는 모노펄스(monopulse) 방식을 사용한다[1]. 시간 순차적 스캔 방식은 스캔 패턴에 따라 세분화될 수 있으며 원추형 스캔(conical scan)이 대표적인 방식이다.

참고문헌 (6)

M. Skolnik, "Introduction to Radar Systems," McGraw-Hill, US, 1980.
Leroy B. Van Brunt, "Applied ECM," EW Engineering, Inc., US, 1989.
Y. Jang and C. Lee, “Cross Eye Technique with Single Transceiver,” Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, Vol. 19, No. 5, pp. 598-605, 2016.

원문보기 상세보기
F. Neri, "Anti-monopulse Jamming Techniques," IMOC 2001, International Microwave and Optoelectronics Conference, pp. 45-50, 2001.
D. Kong, “A Study on the Gain and Phase Matching between Channels in the Monopulse Receiver,” Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, Vol. 4, No. 1, pp. 83-92, 2001.
R. Lothes, M. Szymanski and R. Wiley, "Radar Vulnerability to Jamming," Artech House, Inc., Us, 1990.

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