[논문]레이더시스템의 등 간격 선형 배열 안테나에서 시간 지연 보상 알고리즘 연구

이민수

doi:10.17661/jkiiect.2019.12.4.434

[국내논문] 레이더시스템의 등 간격 선형 배열 안테나에서 시간 지연 보상 알고리즘 연구
A Study on the Time Delay Compensate Algorithm in Uniform Linear Array Antenna on Radar System 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.12 no.4, 2019년, pp.434 - 439

이민수 (Division of Human IT Convergency, Daejin University)

초록
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본 논문에서는 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해서 시간지연을 보상하는 제어 알고리즘을제안하고, 제안한 제어 알고리즘을 연속파 레이더 방정식에 적용하여 목표물의 정보를 추정한다. 제안한 제어 알고리즘은 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해서 수신신호에 가중치를 곱하여 각 배열소자의 출력신호를 향상시킨다. 레이더는 공간상에 신호를 방사하고 불체로부터 반사된 신호를 수신하여 정보를 추출한다. 그러나 무선통신환경에서는 인공 및 자연구조물로 인해서 다중 경로현상이 발생되어 시호의 시간지연이 나타나게 된다. 시간지연은 간섭신호 및 신호왜곡 현상으로 시스템 성능이 저하되어 원하는 정보를 정확히 추정하기 어렵다. 본 연구에서는 등 간격 선형 배열 안테나를 사용하여 수신신호에 가중치로 지연신호를 보상함으로서 목표물의 추정 정보를 향상 시킬 수 있다. 모의실험으로 본 연구에서 제안한 제어 알고리즘과 지연시간이 보상되지 않은 방법에 대해서 성능을 비교 분석하였으며 본 연구에서 제안한 제어 알고리즘이 원하는 목표물 거리추정 정보가 향상되었음을 입증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposed a control algorithm to compensate the delay time to improve the signal to noise, and the proposed control algorithm estimate the target information to apply the continuous wave radar equation. The proposed control algorithm improves the output signal of each array element bv multiplying the weight of the receive signal to the signal to noise ratio. Radar radiate a signal in spatial and the target information is estimated by the echoed signal from the target. But the signal in the wireless communication environment occurs the delay time due to the multipath which appear human and natural structures. It is difficult to accurately estimate the desired information because of the degradation for the system performance due to the interference signal and the signal distortion. The target information can be improved by compensating the delay signal to apply the weight to the received signal by using the uniform linear array antenna. As a simulation result, we show that the performance of the proposed control algorithm and the non-compensated delay time are compared. The proposed control algorithm proved that the target distance estimation information is improved.

주제어

표/그림 (5)

그림 그림 1. 등 간격 선형 배열 안테나 시스템 Fig. 1. Uniform Linear Array Antenna System
표 표 1. 모의실험 입력 데이터 Table 1. Simulation input data
그림 그림 2. 송신전력(18dBm)에서 제안 알고리즘과 기존 알고리즘 목표물 거리 추정 Fig. 2. Estimation of the Target distance of Proposed and Existing Algorithm in Transmit Power(18dBm)
그림 그림 3. 송신전력(25dBm)에서 제안 알고리즘과 기존 알고리즘 목표물 거리 추정 Fig. 3. Estimation of the Target distance of Proposed and Existing Algorithm in Transmit Power(25dBm)
표 표 2. 제안 알고리즘과 기존 알고리즘 목표물 거리 비교 Table 1. Compare proposed algorithm to existing algorithm for target distance

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 등 간격 선형 배열안테나 시스템의 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해서 시간 지연 보상 제어 알고리즘을 제안한다. 본 연구에서 제안한 제어 알고리즘은 수신 신호에 가중치를 적용하여 각 안테나 배열소자마다 수신 신호의 시간 지연을 보상하는 방법이다.
본 연구에서는 FMCW레이더에서의 거리 측정을 정확하게 추정하기 위해서 지연시간을 보상하여 정 보를 추출하였다. 모의실험 결과에서 송신 평균전력을 증가시키면 거리추정능력이 증가되는 것을 확인할 수 있으며 지연시간을 보상한 알고리즘이 신호 대 잡음비에 대해서 추정 거리가 증가한 것을 나타내었다.

제안 방법

본 장에서는 지연시간이 보상된 신호 대 잡음비를 이용하여 목표물 정보를 추정하는 모의실험을 하였다. 목표물 정보는 신호 대 잡음비에 따른 거리를 추정하였으며 지연시간이 보상되지 않은 신호 대 잡음비와 성능을 모의실험으로 비교 하였다. 모의실험 조건은 다음과 같이 설정하였다.
본 논문에서는 등 간격 선형 배열안테나 시스템의 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해서 시간 지연 보상 제어 알고리즘을 제안한다. 본 연구에서 제안한 제어 알고리즘은 수신 신호에 가중치를 적용하여 각 안테나 배열소자마다 수신 신호의 시간 지연을 보상하는 방법이다. 제안한 제어 알고리즘을 FMCW 레이더 방정식의 신호 대 잡음비에 적용하여 목표물의 거리정보 추정을 향상 시킨다.
본 연구에서는 M(1≤m≤M)개소자로 구성된 등 간격 선형 배열 안테나를 적용하며, 각 배열 소자간 거리는 d로 나타낸다.
본 장에서는 지연시간이 보상된 신호 대 잡음비를 이용하여 목표물 정보를 추정하는 모의실험을 하였다. 목표물 정보는 신호 대 잡음비에 따른 거리를 추정하였으며 지연시간이 보상되지 않은 신호 대 잡음비와 성능을 모의실험으로 비교 하였다.

성능/효과

그림2와 그림3은 본 연구에서 제안한 제어 알고리즘과 일반적인 레이더 방정식으로 신호 대 잡음비에 따른 목표물의 거리를 추정한 그래프를 나타내었다. 그림2는 송신전력이 18dBm일때 제안한 제어 알고리즘과 기존 알고리즘에 대한 성능을 나타내었으며 본 연구에서 제안한 제어 알고리즘이 기존의 알고리즘보다 목표물에 대한 거리가 증가하여 거리추정능력이 향상된 것을 나타내었다. 그림3은 송신전력이 25dBm일때 제안한 제어 방법과 기존 알고리즘에 대한 성능을 나타내었으며 본 연구에서 제안한 제어 알고리즘이 기존 알고리즘보다 목표물에 대한 거리가 증가하여 목표물 추정거리 능력이 향상된 것을 나타내었다.
그림2는 송신전력이 18dBm일때 제안한 제어 알고리즘과 기존 알고리즘에 대한 성능을 나타내었으며 본 연구에서 제안한 제어 알고리즘이 기존의 알고리즘보다 목표물에 대한 거리가 증가하여 거리추정능력이 향상된 것을 나타내었다. 그림3은 송신전력이 25dBm일때 제안한 제어 방법과 기존 알고리즘에 대한 성능을 나타내었으며 본 연구에서 제안한 제어 알고리즘이 기존 알고리즘보다 목표물에 대한 거리가 증가하여 목표물 추정거리 능력이 향상된 것을 나타내었다.
본 연구에서는 FMCW레이더에서의 거리 측정을 정확하게 추정하기 위해서 지연시간을 보상하여 정 보를 추출하였다. 모의실험 결과에서 송신 평균전력을 증가시키면 거리추정능력이 증가되는 것을 확인할 수 있으며 지연시간을 보상한 알고리즘이 신호 대 잡음비에 대해서 추정 거리가 증가한 것을 나타내었다. 표2에서 송신전력(18dBm)와 SNRdl 20dB일 때 본 연구에서 제안한 방법의 거리추정능력은 37m이고 기존방법은 35m이다.
표2에서 송신전력(18dBm)와 SNRdl 20dB일 때 본 연구에서 제안한 방법의 거리추정능력은 37m이고 기존방법은 35m이다. 본 논문에서 제안한 제어 알고리즘이 기존 알고리즘보다 거리 추정 능력이 증가하였음을 나타내었다. 레이더가 거리를 추정하는 기능은 매우 중요한 요소이며 거리 오차를 극복하기 위한 많은 연구가 활발히 진행되고 있다.
레이더가 거리를 추정하는 기능은 매우 중요한 요소이며 거리 오차를 극복하기 위한 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 본논문에서는 레이더 기능 중에서 거리추정에 대한 알고리즘을 제안하였으며 제안한 제어 알고리즘이 거리분해능과 탐지거리가 증가되어 기존 알고리즘보다 향상된 것을 나타내었다.
본 연구에서 제안한 제어 알고리즘은 수신 신호에 가중치를 적용하여 각 안테나 배열소자마다 수신 신호의 시간 지연을 보상하는 방법이다. 제안한 제어 알고리즘을 FMCW 레이더 방정식의 신호 대 잡음비에 적용하여 목표물의 거리정보 추정을 향상 시킨다.
모의실험 결과에서 송신 평균전력을 증가시키면 거리추정능력이 증가되는 것을 확인할 수 있으며 지연시간을 보상한 알고리즘이 신호 대 잡음비에 대해서 추정 거리가 증가한 것을 나타내었다. 표2에서 송신전력(18dBm)와 SNRdl 20dB일 때 본 연구에서 제안한 방법의 거리추정능력은 37m이고 기존방법은 35m이다. 본 논문에서 제안한 제어 알고리즘이 기존 알고리즘보다 거리 추정 능력이 증가하였음을 나타내었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	FMCW레이더의 거리추정을 위한 정보를 얻기위한 실험결과는?	본 연구에서는 FMCW레이더에서의 거리 측정을 정확하게 추정하기 위해서 지연시간을 보상하여 정보를 추출하였다. 모의실험 결과에서 송신 평균전력을 증가시키면 거리추정능력이 증가되는 것을 확인할 수 있으며 지연시간을 보상한 알고리즘이 신호 대 잡음비에 대해서 추정 거리가 증가한 것을 나타내었다. 표2에서 송신전력(18dBm)와 SNRdl 20dB일 때 본 연구에서 제안한 방법의 거리추정능력은37m이고 기존방법은 35m이다.
	레이더는 무엇인가?	레이더는 송신안테나를 이용하여 공간상에 신호를 송신하고 물체로부터 반사된 신호를 수신기에서 관측하여 원하는 정보(속도,거리,각도 등)를 추출한다[1-2]. 레이더는 일반적으로 펄스 레이더와 연속 파형 레이더로 구분할 수 있다.
	펄스 레이더의 원리는?	레이더는 일반적으로 펄스 레이더와 연속 파형 레이더로 구분할 수 있다. 펄스 레이더(Pulsed Radar)는 송신과 수신을 같은 안테나로 사용하며 펄스 신호를 송신기에서 방사하여 목표물로부터 반사된 신호를 수신하여 지연시간을 측정하여 레이더에서 목표물까지의 거리를 측정한다. 펄스 레이더는 펄스반복주기(PRF:Pulse Repetition Frequency)에 따라서 Low PRF, medium PRF, high PRF로 분류된다[3-4].

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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