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[국내논문] 함정용 탐색레이더의 표적 전시상태 개선에 관한 연구
A Study on the Improvement of Naval Surveillance Radar to Solve the Target Display Problem 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.10, 2020년, pp.541 - 546  

심민섭 (국방기술품질원 함정2팀) ,  이지혁 (국방기술품질원 함정2팀) ,  정현섭 (국방기술품질원 함정2팀)

초록
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함정용 탐색레이더는 표적 탐지 및 추적, 함포사격 지원 기능을 수행하는 함정 전투체계의 장비로써 표적에 대한 방위, 거리, 고도의 3차원 항적 정보를 산출하고 표적 탐지 및 추적에 대한 임무를 수행한다. 탐색레이더는 안테나부, 송수신부, 처리부, 공기건조기부로 구성되며 안테나부는 송신 신호를 방사하고 표적에서 반사된 신호를 수신하며 송수신부는 신호를 증폭 또는 합성하는 역할을 수행한다. 탐색레이더는 안테나로부터 수신된 신호를 이용하여 운용자에게 다양한 방법으로 표적 정보를 제공한다. 본 연구에서는 탐색레이더에서 식별한 표적에 대한 정보를 레이더전시기를 통해 전시할 때 나타난 문제점들을 식별하고 원인을 분석하여 개선하였다. 식별된 문제점은 함정의 변침에 따라 B-scope에 나타나는 TWS 추적 표적이 소실되는 현상이다. 탐색레이더의 TWS 추적 알고리즘에 의해 함정의 기동과 관계없이 지속적으로 추적해야 할 표적을 소실하는 것이다. TWS 추적 알고리즘에서 매 scan마다 획득된 표적의 거리, 방위, 속도 정보를 자함으로부터의 상대적 위치정보로 활용하지 못하는 문제점을 발견하여 추적 알고리즘에서 안정적으로 표적의 위치정보를 업데이트할 수 있도록 개선하였다. 개선된 TWS 추적 알고리즘을 이용하여 탐색레이더 운용에서 정상적 표적 추적 전시상태를 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The surveillance radar for naval ships is an essential equipment of a battle system that executes the detection and tracking of targets, and the shooting support function; it calculates the three-dimensional track of the target range, azimuth, and altitude to carry out its duty. The surveillance rad...

Keyword

#Surveillance Radar   #Track While Scan   #B-Scope   #Tracking   #Association  

표/그림 (8)

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 함정용 탐색레이더의 B-scope 전시상태에 문제점을 식별하고 표적 식별을 위한 전시상태 개선에 대해 연구하였다. 레이더 운용자가 함의 기동(변침, 속도) 변화에 관계없이 지속적으로 표적을 추적하기 위해 TWS(Track While Scan) 추적을 할당한 표적이 함의 기동 변화에 따라 점진적으로 표적추적을 소실하는 현상이 발생하였다.
  • 하지만, B-scope 영역에서 식별되어야할 표적이 점진적으로 B-scope 영역을 벗어나 최종적으로 소실되며 식별이 불가능하였다. 식별된 문제점을 개선하기 위해 본 연구에서는 탐색레이더의 TWS 추적 algorithm을 고찰하고 추적 불안정의 원인을 분석하였다.
  • (4)와 같이 레이더가 탑재된 함정의 위치에 대한 상대값이므로 함정의 위치변화가 발생할 경우 표적의 위치는 불안정한 값을 가지게 된다. 이러한 불확실성을 제거하기 위해 본 연구에서는 Fig. 6과 같이 Data prediction algorithm에 사용되는 표적의 위치 정보를 자함의 침로변경에 따른 최신화된 위치 정보(pn = pm +pship)로 입력할 수 있도록 개선하였다.
  • 본 연구에서는 함정용 탐색레이더에서 표적 전시상태를 개선하고자 하였다. 자함의 변침에 의하여 B-scope 전시에서 TWS 영역의 표적 추적이 소실현상이 발생하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
탐색레이더의 구성은? 함정용 탐색레이더는 표적 탐지 및 추적, 함포사격 지원 기능을 수행하는 함정 전투체계의 장비로써 표적에 대한 방위, 거리, 고도의 3차원 항적 정보를 산출하고 표적 탐지 및 추적에 대한 임무를 수행한다. 탐색레이더는 안테나부, 송수신부, 처리부, 공기건조기부로 구성되며 안테나부는 송신 신호를 방사하고 표적에서 반사된 신호를 수신하며 송수신부는 신호를 증폭 또는 합성하는 역할을 수행한다. 탐색레이더는 안테나로부터 수신된 신호를 이용하여 운용자에게 다양한 방법으로 표적 정보를 제공한다.
함정용 탐색레이더는 어떤 장비인가? 함정용 탐색레이더는 표적 탐지 및 추적, 함포사격 지원 기능을 수행하는 함정 전투체계의 장비로써 표적에 대한 방위, 거리, 고도의 3차원 항적 정보를 산출하고 표적 탐지 및 추적에 대한 임무를 수행한다. 탐색레이더는 안테나부, 송수신부, 처리부, 공기건조기부로 구성되며 안테나부는 송신 신호를 방사하고 표적에서 반사된 신호를 수신하며 송수신부는 신호를 증폭 또는 합성하는 역할을 수행한다.
탐색레이더의 신호처리를 통해 얻은 표적에 대한 정보는 어떻게 표현되는가? 탐색레이더는 높은 해상도와 정밀한 표적 추정을 위해 고주파 신호를 사용한다. 신호처리를 통해 얻어진 표적에 대한 정보는 A-scope, B-scope, C-scope, PPI(Plan Position Indicator)와 같은 형태로 표현된다[2]. A-scope는 시간에 따른 반사파의 강도를 표시하는 방법으로 가로축(시간)과 세로축(반사파 강도)으로 구성된다.
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참고문헌 (9)

  1. S. W. Kim, Y. S. Yang, "Study on Analysis of Driving Torque and Reduction for Naval Surveillance Radar Antenna", Korea Institute of Military Science and Technology, Vol.12, No.3, 2009. 

  2. Yoshihiko Nomura, Takumi Narita, Yoshikazu Sudo, "A secondary reflection pattern synthesis for GPR B-scope images", International Workshop on Advanced Ground Penetrating Radar, 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/IWAGPR.2015.7292618 

  3. G. J. Lee, N. J. Kwak, J. H. Kwon, E. J. Yang, K. S. Kim, "Track Initiation Algorithm Based on Weighted Score for TWS Radar Tracking", Korea Institute of Military Science and Technology, Vol.22, No.1, 2019. DOI: https://doi.org/10.9766/KIMST.2019.22.1.001 

  4. A. Farina, S. Pardini, "Track-While-Scan Algorithm in a Clutter Environment", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol.AES-14, Issue.5, 1978. DOI: https://doi.org/10.1109/TAES.1978.308628 

  5. K. David Solomon Raj, I. Mohan Krishna, "Kalman Filter based Target Tracking for Track While Scan Data Processing", IEEE Sponsored 2nd International Conference on Electronics and Communication System, 2015 . DOI: https://doi.org/10.1109/TAES.1978.308628 

  6. R. J. Evans, C. R. Hewett, F. Barker, "Radar System Design for Track-While-Scan", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol.AES-15, Issue.1, 1979. DOI: https://doi.org/10.1109/TAES.1979.308803 

  7. G. L. Bair, E. D. Zink, "Radar Track-While-Scan methodologies", IEEE Region 5 Conference, Spanning the Peaks of Electrotechnology, 1988. DOI: https://doi.org/10.1109/REG5.1988.15895 

  8. T. Benedict, G. Border, "Synthesis of an optimal set of radar track-while-scan smoothing equations", IRE Transactions on Automatic Control, Vol.7, Issue.4, 1962. DOI: https://doi.org/10.1109/TAC.1962.1105477 

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  9. N. Chernoguz, "Adaptive range tracking for radar technique", 2011 IEE RadarCon, 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/RADAR.2011.5960526 

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