[논문]비선형 곡면 배열 센서의 빔 지향 방위별 센서 선택 방법에 대한 성능 분석

권택익

doi:10.7776/ask.2021.40.4.391

비선형 곡면 배열 센서의 빔 지향 방위별 센서 선택 방법에 대한 성능 분석
Performance analysis of sensor selection methods for beam steering direction of non-linear conformal array 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.40 no.4, 2021년, pp.391 - 399

권택익 (국방과학연구소)

초록
AI-Helper

곡면 배열 센서는 빔의 지향 방위에 따라 부 배열이 구성된다. 여기서 부 배열의 센서 선택 방법에 따라 곡면 배열 센서의 성능이 달라질 수 있다. 또한, 곡면 배열 센 서는 형상의 특성으로 인해 빔 지향 방위에 따라 부 배열의 형상이 달라진다. 따라서 빔 지향 방위에 따라 지향지수, 빔 폭 등의 성능이 달라진다. 그러므로 센서 선택 방법을 선택할 때, 빔 지향 방위에 따라 달라지는 지향지수, 빔폭 등의 성능을 고려해야 한다. 본 논문에서는 각 단일 센서의 위치 벡터가 기준인 부 배열을 선택하는 방법과 센서 빔의 지향 벡터가 기준인 부 배열을 선택하는 방법을 사용하였다. 두 가지 방법에 대해 빔 지향 방위별 지향지수와 수평 및 수직 빔 폭의 평균과 분산을 비교 분석하였다. 또한, 두 방법에서 사용되는 센서 수를 고정 하여 비교 분석하였다. 센서 수를 고정하지 않았을 때는 센서 빔의 지향 벡터 기준 방법의 성능이 대부분 높았으나 수직 빔 폭의 성능은 낮거나 비슷하였다. 하지만 센서 수를 고정하였을 경우, 두 방법 모두 성능은 비슷하나 지향 방위별 성능 분산은 줄어들었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The conformal array sensor has different sub-array depending on different beam steering directions. According to the method to effective the sensor, the performance of the conformal array sensor can be different, where the sub-array selects an effective sensor. Also, due to the figure of the conformal array sensor, the figure of the sub-array can be different each other, which results in different performance on directivity index, beam width and etc. In this paper, two methods to select sub-array which is the criteria for each sensors position vector and directive vector were proposed. For two sub-array selection methods, the performance of the directivity index, horizontal and vertical beam width were compared with the average and variance. In addition, this comparison was conducted when the number of sensors was fixed. When the number of sensors was not fixed, the directional vector method mainly results in high performance, but the performance of vertical beam width was lower or equal. When the number of sensors was fixed, the performance of two methods is similar, but the performance of variance was deteriorated.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. (Color available online) Comparison of sub array according of beam directions.
그림 Fig. 2. The conformal array model of position vectors.
표 Table 1. Comparison of differences between linear and non-linear conformal array.
그림 Fig. 3. The diagram of the array and sensors beam pattern.
그림 Fig. 4. The conformal array model of direction vectors.
그림 Fig. 5. The conformal array sensor shape of ellipse and 'U' by 3d view (a), (e) front view (b), (f) side view (c), (g) top view (d), (h).
표 Table 2. Array information.
그림 Fig. 6. (Color available online) The beam pattern of sensor.
그림 Fig. 7. (Color available online) The Beam pattern of array1 and array2 (at azimuth : 0° polar :0°) by (a) horizontal side (b) vertical side.
그림 Fig. 8. (Color available online) Selected sensor using (a) position vector (b) direction vector (at azimuth : -45° polar : 0°).
표 Table 3. Performance according to array.
그림 Fig. 9. (Color available online) The average performance of conformal according to the number of sensor by (a) DI (b) horizontal beam width (c) vertical beam width.
그림 Fig. 10. (Color available online) The variance performance of conformal according to the number of sensor by (a) DI (b) horizontal beam width (c) vertical beam width.

참고문헌 (8)

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J. Lars and P. Persson, Conformal Array Antenna Theory and Design (John wiley & sons, New York, 2006), Chap. 9.
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상세보기
R. O. Nielsen, Sonar Signal Processing (Artech House, Boston, 1991), Chap. 2.
H. L. Van Trees, Optimun Array Processing (John wiley & sons, New York, 2004), Chap. 2.

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