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딥 러닝 기법을 이용한 레이더 신호 분류 모델 연구
Research for Radar Signal Classification Model Using Deep Learning Technique 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.22 no.2, 2019년, pp.170 - 178  

김용준 (LIG넥스원(주) 전자전연구소) ,  유기훈 (LIG넥스원(주) 전자전연구소) ,  한진우 (LIG넥스원(주) 전자전연구소)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Classification of radar signals in the field of electronic warfare is a problem of discriminating threat types by analyzing enemy threat radar signals such as aircraft, radar, and missile received through electronic warfare equipment. Recent radar systems have adopted a variety of modulation schemes...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 딥 러닝 기법은 심층신경망을 통해 방대한 양의 데이터를 처리하여 데이터에 내재되어 있는 해당 도메인의 속성이 자동으로 학습되도록 하는 기법으로 고차원의 복잡한 데이터를 인식하고 분류할 수 있다. 본 논문에서는 대표적인 딥 러닝 기법인 CNN(Convolution Neural Network) 및 RNN(Recurrent NeuralNetwork)을 이용한 레이더 신호 분류 방법을 제안하고자 한다.
  • 또한 Zhou는 레이더 신호의 펄스내 변조 정보를 입력값으로 하여 deep Restricted Boltzmann machine을 이용한 인식기를 모델링하였다[7]. 본 논문에서는 딥 러닝 네트워크를 이용하여 비교적 단순한 구조에서 높은 분류 성능을 제공하는 레이더 신호 분류 모델을 제안하고자 한다.
  • 또한 전자전 장비의 실제 운용시에 수신되는 데이터에는 지형 및 구조물, 탑재 장비의 형상 등에 의한 신호의 누락과 레이더 신호 제원을 측정하여 디지털화하는 과정에서 발생하는 측정오차 등이 발생하게 되는데 고정된 룰(rule)에 의한 분석과 특성 값의 범위에 의한 매칭 방식을 따르는 기존 알고리즘은 이러한 데이터를 정확히 판별해 내는데 취약점을 갖고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에 각광받고 있는 방법인 딥러닝 기법을 적용한 레이더 신호 분류 방법 연구를 수행하였다. 딥 러닝 기법은 심층신경망을 통해 방대한 양의 데이터를 처리하여 데이터에 내재되어 있는 해당 도메인의 속성이 자동으로 학습되도록 하는 기법으로 고차원의 복잡한 데이터를 인식하고 분류할 수 있다.
  • 이를 위해 오차 및 신호 누락 등의 노이즈 발생 환경에서 다양한 변조특성을 갖는 위협 레이더 신호를 정확히 분류하는 성능이 요구된다. 본 논문에서는 전자전 시스템에서 활용 가능한 딥 러닝 기반의 레이더 신호 분류 모델을 구현하고 실제 적용 가능성을 실험해 보았다. 100종의서로 다른 변조 특성을 갖는 레이더 신호 데이터를 모의하고 딥 러닝 모델을 통해 학습시켜 분류 성능을 확인하였다.
  • 지속파(CW : Continuous Wave)형태의 신호를 사용하는 레이더도 존재하나 대부분의 레이더는 펄스(Pulse)형태의 신호를 사용한다. 본 논문에서는 펄스 형태의 레이더 신호에 대한 분류를 수행하며 대표적인주파수 및 PRI 변조 형태를 갖는 신호들에 대한 분류 성능을 확인한다. 주파수 변조 형태는 다음 그림과 같이 고정, 어자일(Agile), 패턴 사인형(sinusoid),패턴 슬라이딩(sliding)+/-, 호핑(Hopping) 등의 형태를 갖는다.
  • 전자지원 분야의 전자전 시스템 운용은 상대 레이더 신호를 빠르게 탐지하고 분석하여 아군에 유리한 정보를 제공하는 데 목적이 있다. 이를 위해 오차 및 신호 누락 등의 노이즈 발생 환경에서 다양한 변조특성을 갖는 위협 레이더 신호를 정확히 분류하는 성능이 요구된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전자전이란 무엇인가? 전자전은 적의 네트워크, 레이더, 통신 등을 탐지하여 교란하거나 해킹하여 피해를 주고 아군의 정보 우위를 확보하는 군사 활동을 통칭한다. 크게 3가지의 하위 분야가 있으며 각각 ES(Electronic Support), EA(Electronic Attack), EP(Electronic Protection)로 구분된다.
기존 전자전 장비의 분석 및 식별 알고리즘의 문제점은 무엇인가? 기존 전자전 장비의 분석 및 식별 알고리즘은 수신된 레이더 신호의 주파수, 펄스반복주기, 펄스폭 등의 범위 및 변조 특성을 분석하여 사전에 작성된 레이더방사체 유형 별 특성 테이블의 데이터 범위 및 변조특성의 카테고리와 비교하는 방식을 주로 사용한다[1].그러나 이러한 방법은 특성 테이블 작성 및 갱신에 숙련된 전문가가 필요하고 작성에 많은 시간이 소요된다는 단점이 있다. 또한 전자전 장비의 실제 운용시에 수신되는 데이터에는 지형 및 구조물, 탑재 장비의 형상 등에 의한 신호의 누락과 레이더 신호 제원을 측정하여 디지털화하는 과정에서 발생하는 측정오차 등이 발생하게 되는데 고정된 룰(rule)에 의한 분석과 특성 값의 범위에 의한 매칭 방식을 따르는 기존 알고리즘은 이러한 데이터를 정확히 판별해 내는데 취약점을 갖고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에 각광받고 있는 방법인 딥러닝 기법을 적용한 레이더 신호 분류 방법 연구를 수행하였다.
PRI 변조 형태에는 어떤 것이 있는가? PRI 변조 형태는 다음 그림과 같이 고정, 스태거(Stagger), 지터(Jitter), 패턴 사인형(Sinusoid), 패턴 슬라이딩(Sliding)+/-, Dwell&Switch 등의 형태를 갖는다.
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