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KR20190090592A - Polar format 프로세싱에 의한 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서의 이동 표적 탐지 장치 및 방법 - Google Patents

Polar format 프로세싱에 의한 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서의 이동 표적 탐지 장치 및 방법 Download PDF

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KR20190090592A
KR20190090592A KR1020180009483A KR20180009483A KR20190090592A KR 20190090592 A KR20190090592 A KR 20190090592A KR 1020180009483 A KR1020180009483 A KR 1020180009483A KR 20180009483 A KR20180009483 A KR 20180009483A KR 20190090592 A KR20190090592 A KR 20190090592A
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South Korea
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radar
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spatial spectrum
reflection coefficient
moving target
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KR1020180009483A
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양훈기
최상현
송지민
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 Polar format 프로세싱에 의한 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서의 이동 표적 탐지 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 송신 레이더와 복수의 수신 레이더가 분리된 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서 이동 표적을 탐지하는 장치로서, 상기 송신 레이더 및 상기 복수의 수신 레이더의 위치 좌표, 탐지 영역 중심 좌표를 저장하는 파라미터 저장부; 상기 복수의 수신 레이더 각각이 수신하는 수신 신호와 상기 송신 레이더의 송신 펄스의 퓨리에 변환을 통해 함수 정보를 획득하는 함수 획득부; 상기 획득된 함수 정보, 상기 위치 좌표 및 상기 탐지 영역 중심 좌표를 이용하여 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 계산하는 공간 스펙트럼 계산부; 상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 기저대역으로 이동시킨 후 보간하는 보간부; 및 상기 보간된 데이터를 2차원 역퓨리에 변환하여 이동 표적의 영상을 획득하는 2차원 역퓨리에 변화부를 포함하는 이동 표적 탐지 장치가 제공된다.

Description

Polar format 프로세싱에 의한 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서의 이동 표적 탐지 장치 및 방법{Polar format processing based moving target detection apparatus and method in bistatic ground-to-air radar environment}
본 발명은 Polar format 프로세싱에 의한 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서의 이동 표적 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.
스텔스 기술, 무인기 기술 등이 발전하면서 저피탐 이동표적에 대한 탐지 및 파라메타 추정 필요가 증대하고 있다.
이를 위해 고이득 레이더를 사용함으로써 탐지 확률을 높일 수 있지만 고이득 레이더는 한번에 빔스캔할 수 있는 공간면적이 작으므로 고속으로 이동하는 표적을 놓칠 확률이 커진다. Statistical MIMO(Multiple-Input Multiple -Output) 레이더는 공간적으로 수신기들을 충분히 이격시키고 서로 직교 관계에 있는 신호들을 송수신한 후 공간 다이버시티(diversity) 이득을 얻어 표적을 탐지하는 발전된 형태의 레이더 시스템으로서 스캔 면적을 비교적 크게 할 수 있으면서 표적 탐지 확률을 높일 수 있는 장점이 있다.
하지만 Statistical MIMO 레이더는 수신기들이 공간적으로 떨어져 있어 코히어런트(coherent) 신호처리가 어려우며 그로 인해 위상배열(phased array) 레이더에 비해 낮은 SNR(signal-to-noise ratio) 상황에서는 탐지 확률이 떨어진다.
지대공 레이더에서처럼 넓은 영역을 탐지하는 경우, 탐지 시간이 많이 소요되는 빔스캔 방식 대신 탐지 영역을 이미징하는 기법도 사용되고 있다.
SAR(synthetic aperture radar) 시스템은 레이더의 이동으로 안테나 개구면(aperture)를 합성해서 지상표적을 이미징하는 레이더로서 이미징에 의해 대공에 있는 스텔스 표적 탐지에 적용되었다.
SAR 시스템은 GMTI(ground moving target indicator) 기술과 접목하여 인접한 레이더 위치에서의 클러터를 억제하면서 이동표적을 탐지 및 이미징하는 SAR-GMTI 기술로 발전하고 있다. SAR 이미징 방법 중에 특정 영역에 대한 고해상도 영상을 얻는 spotlight SAR 방식은 전파를 평면파(planewave)로 근사화시키는 polar format processing 이라 불리는 알고리즘을 사용한다.
종래의 SAR 시스템은 레이더의 이동으로 긴 거리의 안테나 개구면 합성이 가능하도록 항공기나 위성 등에 탑제되어 운용되어 왔으나 지상에서 SAR 알고리즘을 적용한 레이더 시스템 구조 및 여기에 적용할 수 있는 알고리즘 등은 발표되지 않았다. 그 이유는 다수의 수신 레이더들을 지상에 배치하는 번거로움 및 수신 레이더들의 위치가 불규칙하게 배치된 경우 이를 보상하는 방법 등이 부재하기 때문이다.
특허등록공보 제10-1389516호
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 송신 레이더와 다수의 수신 레이더로 구성된 지대공 바이스태틱 레이더 환경에서 polar format processing 기반 SAR 이미징 기법을 적용해서 공중의 이동 표적을 탐지 및 이미징하며, 특히 클러터를 제거하며 또한 불규칙한 위치에 배치된 수신 레이더들의 위치를 보상할 수 있는 Polar format 프로세싱에 의한 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서의 이동 표적 탐지 장치 및 방법을 제안하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 송신 레이더와 복수의 수신 레이더가 분리된 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서 이동 표적을 탐지하는 장치로서, 상기 송신 레이더 및 상기 복수의 수신 레이더의 위치 좌표, 탐지 영역 중심 좌표를 저장하는 파라미터 저장부; 상기 복수의 수신 레이더 각각이 수신하는 수신 신호와 상기 송신 레이더의 송신 펄스의 퓨리에 변환을 통해 함수 정보를 획득하는 함수 획득부; 상기 획득된 함수 정보, 상기 위치 좌표 및 상기 탐지 영역 중심 좌표를 이용하여 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 계산하는 공간 스펙트럼 계산부; 상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 기저대역으로 이동시킨 후 보간하는 보간부; 및 상기 보간된 데이터를 2차원 역퓨리에 변환하여 이동 표적의 영상을 획득하는 2차원 역퓨리에 변화부를 포함하는 이동 표적 탐지 장치가 제공된다.
상기 함수 정보는 상기 수신 신호의 시간 퓨리에 변환 함수를 상기 송신 펄스의 퓨리에 변환으로 나눈 것으로 정의될 수 있다.
상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼은 상기 탐지 영역의 중심 좌표와 상기 복수의 수신 레이더의 중심이 이루는 각도 및 상기 송신 레이더와 상기 탐지 영역 중심 좌표가 이루는 각도를 이용하여 상기 기저대역으로 이동될 수 있다.
상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼의 기저대역으로의 이동은 상기 산란점 좌표의 2차원 퓨리에 변환 도메인 상에서 수행될 수 있다.
상기 기저대역으로 이동한 상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼은 polar 형태를 가지며, 상기 보간부는, 상기 기저대역으로 이동한 상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 사각형 그리드에서의 값으로 보간할 수 있다.
상기 그리드의 간격은 상기 송신 레이더의 탐지 반경에 반비례하게 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 송신 레이더와 복수의 수신 레이더가 분리된 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서 상기 복수의 수신 레이더와 연결되는 장치에서의 이동 표적을 탐지하는 방법으로서, 상기 복수의 수신 레이더로부터 수신 신호의 시간 퓨리에 변환과 송신 펄스의 퓨리에 변환을 이용하여 획득된 함수 정보를 수신하는 단계; 상기 획득된 함수 정보, 상기 송신 레이더 및 상기 복수의 수신 레이더의 위치 좌표, 탐지 영역 중심 좌표를 이용하여 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 계산하는 단계; 상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 기저대역으로 이동시킨 후 보간하는 단계; 및 상기 보간된 데이터를 2차원 역퓨리에 변환하여 이동 표적의 영상을 획득하는 단계를 포함하는 이동 표적 탐지 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기한 방법을 수행하기 위한 일련의 명령어들을 포함하는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명에 따르면, 빔스캔(beam scan) 방식이 아닌 이미징(imaging) 기법에 의해 탐지 영역을 이미징하므로써 탐지 영역내에 이동하는 표적을 탐지 및 이미징할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 공중의 표적을 탐지하는 경우 감시(search) 시간이 많이 소요되는 빔스캔 방식에 비해, 이미징 기법을 적용하여 탐지 속도를 향상시킬 수 있으며 특히, 본 발명은 코히어런트 SAR 신호 처리 과정과 유사하여 저 RCS 이동 표적에 대한 탐지 및 영상 획득 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 지상을 나타내는 x축 및 고도를 나타내는 y축에 의해 표현된 바이스태틱 레이더 환경의 기하학적 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 송신 레이더 및 수신 레이더와 산란점과의 거리 각각을 근사화하기 위해 적용되는 planewave approximation을 나타낸다.
도 3은 k의 범위에 따른 산란점 반사계수 샘플값들의 도메인에서 차지하는 궤적을 도식화한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동 표적 탐지 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 빔스캔(beam scan) 방식이 아닌 이미징(imaging) 기법에 의해 탐지 영역을 이미징함으로써 탐지 영역 내에 이동하는 표적을 탐지 및 이미징할 수 있는 레이더 신호처리 알고리즘에 관한 것이다.
적용되는 환경은 송신 레이더와 수신 레이더가 분리되어 있는 바이스태틱 레이더 환경으로 지상에 배치된 다수의 수신 레이더들에 수신된 신호들을 코히어런트(coherent)하게 프로세싱해서 표적 영상을 얻게 된다. 특히 본 발명에 따른 알고리즘은 불규칙하게 배치되어 있는 수신 레이더들의 위치정보를 이용해서 알고리즘을 보상하는 방법을 포함한다.
본 발명에서 송신 레이더는 탐지하고자는 영역을 향해 빔을 송신하며 수신 레이더는 송신 레이더의 시공간(time-space) 동기(synchronization)가 맞추어지도록 조향(illumination) 방향을 조정한다고 가정한다.
도 1은 지상을 나타내는 x축 및 고도를 나타내는 y축에 의해 표현된 바이스태틱 레이더 환경의 기하학적 구조를 나타낸 것이다.
송신 레이더는
Figure pat00001
에 위치하여
Figure pat00002
의 중심을 가지는 탐지 영역을 향해 빔을 조향하고 있으며 N개의 수신 레이더는 지상에 위치하며 동시에 탐지 영역에서 산란된 표적신호를 수신하고 있다.
송신 펄스가
Figure pat00003
에 위치한 산란점에 반사되어
Figure pat00004
에 위치한 수신부로 도달하는 수신신호
Figure pat00005
는 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure pat00006
여기서
Figure pat00007
는 전파속도,
Figure pat00008
는 송신 펄스,
Figure pat00009
는 산란점의 반사계수,
Figure pat00010
는 송신 펄스가 산란점에 반사되어 수신 레이더로 이동한 거리를 나타내며 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure pat00011
여기서
Figure pat00012
는 송신 레이더와 산란점간의 거리,
Figure pat00013
는 산란점과 수신 레이더간의 거리를 나타낸다.
도 2의 (a)와 (b)는 각각
Figure pat00014
,
Figure pat00015
를 근사화하기 위해 적용되는 planewave approximation을 나타낸다. 산란점이 송수신 레이더의 far-field 영역에 존재하는 경우 레이더와 산란점간의 거리는 산란점의 위치를 레이더와
Figure pat00016
을 잇는 축에 projection 했을 때의 위치와 레이더의 위치 간의 거리로 근사화 될 수 있다. Planewave approximation을 적용하였을 때의
Figure pat00017
,
Figure pat00018
는 수학식3, 4와 같이 근사화된다.
Figure pat00019
여기서
Figure pat00020
는 산란점의 좌표
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
을 잇는 축에 projection 하였을 때의 값으로
Figure pat00024
Figure pat00025
로 정의하였을 때
Figure pat00026
Figure pat00027
로 표현된다.
Figure pat00028
여기서
Figure pat00029
은 산란점의 좌표
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
을 잇는 축에 projection 하였을 때의 값으로
Figure pat00033
Figure pat00034
로 정의하였을 때
Figure pat00035
Figure pat00036
로 표현된다.
수학식 3과 수학식 4를 이용해서
Figure pat00037
를 얻은 후 수학식 1에 대입하고
Figure pat00038
Figure pat00039
에 관해 퓨리에 변환한
Figure pat00040
는 수학식 5와 같이 표현된다.
Figure pat00041
여기서
Figure pat00042
,
Figure pat00043
Figure pat00044
의 퓨리에 변환을 나타내며
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
에 관한 2차원 공간 스펙트럼이다. 최종적으로 수학식 5를 변형하여 수학식 6을 얻을 수 있다.
Figure pat00049
수학식 6에서
Figure pat00050
,
Figure pat00051
및 exponential 함수에 포함된 모든 파라메타 값들은 주어져 있는 값이므로 산란점의 좌표, 반사계수 정보를 가지고 있는
Figure pat00052
를 계산할 수 있다.
Figure pat00053
의 2차원 퓨리에 변환 도메인을
Figure pat00054
라 하자.
도 3은
Figure pat00055
의 범위가
Figure pat00056
인 경우 모든 수신 레이더로부터 얻은
Figure pat00057
샘플값들의 도메인에서 차지하는 궤적을 도식화한 도면이다.
Figure pat00058
값은
Figure pat00059
의 대역폭에 의해 결정되는 범위를 가지므로 각 수신 레이더에 대해서 하나의 line segment가 대응된다.
수학식 6을 통해 획득한
Figure pat00060
를 2차원 역퓨리에 변환(2D inverse Fourier transform) 하여
Figure pat00061
를 얻기 위해서는 다음의 과정을 거쳐야한다.
도 3을 참조하면,
Figure pat00062
는 송신 레이더의 위치와 수신 레이더의 위치에 의해 회전되어 있는 것을 확인할 수 있다.
퓨리에 변환의 회전 성질에 의해
Figure pat00063
를 단순히 역퓨리에 변환한다면 스펙트럼이 회전된 만큼 산란점이 비틀어지는 현상이 발생하게 된다.
그러므로
Figure pat00064
과 수신 레이더의 중심(복수의 수신 레이더들의 위치 중심)에 의해 이루는 각도를
Figure pat00065
라고 하였을 때
Figure pat00066
만큼
Figure pat00067
를 반시계방향으로 회전시킨 후
Figure pat00068
축,
Figure pat00069
축 방향으로 각각
Figure pat00070
,
Figure pat00071
만큼 이동하여 기저대역으로 위치시켜야 한다.
다음으로 기저대역으로 이동한
Figure pat00072
의 샘플들은
Figure pat00073
도메인에서 polar 형태 위치에서의 값이므로 2차원 역퓨리에 변환을 하기 위해 일정한 간격의 격자 구조를 갖는 rectangular grid에서의 값으로 인터폴레이션(interpolation)을 해야 한다. 여기서 grid의 간격은 탐지 반경
Figure pat00074
에 의해 결정되며 다음 수학식 8과 같은 관계로 표현된다.
Figure pat00075
수학식 8을 통해 탐지 영역의 반경을 넓히기 위해서는
Figure pat00076
의 간격은 작아져야 한다. 즉 기저대역 함수로부터 얻을 수 있는
Figure pat00077
축에서의 샘플 간격
Figure pat00078
,
Figure pat00079
Figure pat00080
보다 작아야 인터폴레이션 오차가 작아지며 이를 만족하지 못하면 복원 영상에 왜곡이 생긴다.
본 발명의 바람직한 일 실시에에 따른 시스템은 수신 레이더의 고도가 존재하거나 균일하게 배열되어 있지 않은 경우에서도 적용이 가능하다.
수신 레이더가
Figure pat00081
에 위치해 있다고 하자. 여기서
Figure pat00082
는 수신 레이더의
Figure pat00083
축 선상의 실제 위치와 균일한 배열일 경우의 위치 간의 오차를 나타내고
Figure pat00084
는 고도가 0이 아닌, 즉
Figure pat00085
인 경우이다. 이 경우 수학식 4의
Figure pat00086
는 다음과 같다.
Figure pat00087
여기서,
Figure pat00088
Figure pat00089
이다.
수신 레이더의 위치
Figure pat00090
가 미리 주어져 있다면 수학식 9에서와 같이,
Figure pat00091
가 바뀌어 위치가 보상된 최종 수식은 다음과 같다.
Figure pat00092
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기한 바를 토대로 수신 레이더의 신호처리 과정이다.
도 4는 송신 레이더와 복수의 수신 레이더가 분리된 바이스태틱 레이더 환경에서 복수의 수신 레이더와 연결된 이동 표적 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이동 표적 장치는 함수 획득부(400), 공간 스펙트럼 계산부(402), 파라미터 저장부(404), 보간부(406) 및 2D IFFT부(408)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 하나의 수신 레이더에서는 수신된 신호
Figure pat00093
의 시간 퓨리에 변환 함수
Figure pat00094
을 송신 펄스신호의 퓨리에 변환인
Figure pat00095
로 나누고 이때 얻어진 함수를 중앙처리부인 CP(central process) 로 전송한다.
여기서, 중앙처리부인 CP가 본 실시예에 따른 이동 표적 탐지 장치이며, CP의 함수 획득부(400)는 복수의 수신 레이더 각각이 수신하는 수신 신호와 상기 송신 레이더의 송신 펄스의 퓨리에 변환을 통해 함수 정보를 획득한다.
여기서, 함수 정보는 수신 신호의 시간 퓨리에 변환 함수를 송신 펄스의 퓨리에 변환으로 나눈 것으로 정의된다.
공간 스펙트럼 계산부(402)는 각 수신 레이더로부터 수신한 함수 정보인
Figure pat00096
와 파라미터 저장부(404)에 저장된 각 송수신 레이더들의 위치 좌표 및 탐지 영역 중심 좌표를 이용해서 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼인
Figure pat00097
를 계산한다.
보간부(406)는 그리고
Figure pat00098
를 기저대역으로 이동시킨 후 인터폴레이션 과정을 수행한다.
여기서, 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼은 탐지 영역의 중심 좌표와 복수의 수신 레이더의 중심이 이루는 각도 및 송신 레이더와 상기 탐지 영역 중심 좌표가 이루는 각도를 이용하여 기저대역으로 이동한다.
또한, 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼의 기저대역으로의 이동은 산란점 좌표의 2차원 퓨리에 변환 도메인 상에서 수행된다.
2D IFFT부(408)는 보간된 데이터를 2차원 역퓨리에 변환하여 이동 표적의 영상을 획득한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 송신 레이더와 복수의 수신 레이더가 분리된 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서 이동 표적을 탐지하는 장치로서,
    상기 송신 레이더 및 상기 복수의 수신 레이더의 위치 좌표, 탐지 영역 중심 좌표를 저장하는 파라미터 저장부;
    상기 복수의 수신 레이더 각각이 수신하는 수신 신호와 상기 송신 레이더의 송신 펄스의 퓨리에 변환을 통해 함수 정보를 획득하는 함수 획득부;
    상기 획득된 함수 정보, 상기 위치 좌표 및 상기 탐지 영역 중심 좌표를 이용하여 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 계산하는 공간 스펙트럼 계산부;
    상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 기저대역으로 이동시킨 후 보간하는 보간부; 및
    상기 보간된 데이터를 2차원 역퓨리에 변환하여 이동 표적의 영상을 획득하는 2차원 역퓨리에 변화부를 포함하는 이동 표적 탐지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 함수 정보는 상기 수신 신호의 시간 퓨리에 변환 함수를 상기 송신 펄스의 퓨리에 변환으로 나눈 것으로 정의되는 이동 표적 탐지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼은 상기 탐지 영역의 중심 좌표와 상기 복수의 수신 레이더의 중심이 이루는 각도 및 상기 송신 레이더와 상기 탐지 영역 중심 좌표가 이루는 각도를 이용하여 상기 기저대역으로 이동되는 이동 표적 탐지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼의 기저대역으로의 이동은 상기 산란점 좌표의 2차원 퓨리에 변환 도메인 상에서 수행되는 이동 표적 탐지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기저대역으로 이동한 상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼은 polar 형태를 가지며, 상기 보간부는, 상기 기저대역으로 이동한 상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 사각형 그리드에서의 값으로 보간하는 이동 표적 탐지 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 그리드의 간격은 상기 송신 레이더의 탐지 반경에 반비례하게 결정되는 이동 표적 탐지 장치.
  7. 송신 레이더와 복수의 수신 레이더가 분리된 바이스태틱 지대공 레이더 환경에서 상기 복수의 수신 레이더와 연결되는 장치에서의 이동 표적을 탐지하는 방법으로서,
    상기 복수의 수신 레이더로부터 수신 신호의 시간 퓨리에 변환과 송신 펄스의 퓨리에 변환을 이용하여 획득된 함수 정보를 수신하는 단계;
    상기 획득된 함수 정보, 상기 송신 레이더 및 상기 복수의 수신 레이더의 위치 좌표, 탐지 영역 중심 좌표를 이용하여 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 계산하는 단계;
    상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 기저대역으로 이동시킨 후 보간하는 단계; 및
    상기 보간된 데이터를 2차원 역퓨리에 변환하여 이동 표적의 영상을 획득하는 단계를 포함하는 이동 표적 탐지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼은 상기 탐지 영역의 중심 좌표와 상기 복수의 수신 레이더의 중심이 이루는 각도 및 상기 송신 레이더와 상기 탐지 영역 중심 좌표가 이루는 각도를 이용하여 상기 기저대역으로 이동되는 이동 표적 탐지 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 산란점 반사계수의 공간 스펙트럼을 기저대역으로의 이동은 상기 산란점 위치의 2차원 퓨리에 변환 도메인 상에서 수행되는 이동 표적 탐지 방법.
  10. 제7항에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령어들을 포함하는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.



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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113009432A (zh) * 2020-02-28 2021-06-22 加特兰微电子科技(上海)有限公司 提高测量精度、提高目标探测精度的方法、装置及设备
CN114488352A (zh) * 2022-02-16 2022-05-13 长沙祥云瑞风信息技术有限公司 一种无缝隙精细化降水预报方法及系统
CN114779248A (zh) * 2022-04-15 2022-07-22 中国人民解放军国防科技大学 一种基于目标多频空间谱拼接的电磁定量成像方法
CN115930758A (zh) * 2022-11-09 2023-04-07 中国矿业大学(北京) 一种基于三维扫描地质雷达的目标体坐标估计方法
CN117452367A (zh) * 2023-12-21 2024-01-26 西安电子科技大学 基于宽带成像雷达的sar载荷辐射信号提取方法及装置
CN120428193A (zh) * 2025-07-10 2025-08-05 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种星载双基地条件下的杂波分析方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3939475A (en) * 1974-10-11 1976-02-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of measuring range with large bistatic angle radar
JP2010117332A (ja) * 2008-11-15 2010-05-27 Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence バイスタティックレーダ装置
KR20110027051A (ko) * 2009-09-09 2011-03-16 영남대학교 산학협력단 다항식과 가우시안 기저 함수를 이용하는 장거리 역합성 개구면 레이더 영상 생성 방법 및 그 장치
KR101389516B1 (ko) 2013-06-25 2014-05-27 국방과학연구소 바이스태틱 레이더의 이미징 장치 및 이미징 방법
KR101615151B1 (ko) * 2015-03-04 2016-04-25 국방과학연구소 저피탐 표적에 대한 MIMO InISAR영상형성방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3939475A (en) * 1974-10-11 1976-02-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of measuring range with large bistatic angle radar
JP2010117332A (ja) * 2008-11-15 2010-05-27 Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence バイスタティックレーダ装置
KR20110027051A (ko) * 2009-09-09 2011-03-16 영남대학교 산학협력단 다항식과 가우시안 기저 함수를 이용하는 장거리 역합성 개구면 레이더 영상 생성 방법 및 그 장치
KR101389516B1 (ko) 2013-06-25 2014-05-27 국방과학연구소 바이스태틱 레이더의 이미징 장치 및 이미징 방법
KR101615151B1 (ko) * 2015-03-04 2016-04-25 국방과학연구소 저피탐 표적에 대한 MIMO InISAR영상형성방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Armin W. Doerry. Basics of Polar-Format Algorithm for Processing Synthetic Aperture Radar Images. Sandia National Laboratories report SAND2012-3369. 2012.* *
Brian D Rigling 외 1명. Polar format algorithm for bistatic SAR. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2004., Pages 1147-1159.* *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113009432A (zh) * 2020-02-28 2021-06-22 加特兰微电子科技(上海)有限公司 提高测量精度、提高目标探测精度的方法、装置及设备
CN113009432B (zh) * 2020-02-28 2024-05-31 加特兰微电子科技(上海)有限公司 提高测量精度、提高目标探测精度的方法、装置及设备
CN114488352A (zh) * 2022-02-16 2022-05-13 长沙祥云瑞风信息技术有限公司 一种无缝隙精细化降水预报方法及系统
CN114779248A (zh) * 2022-04-15 2022-07-22 中国人民解放军国防科技大学 一种基于目标多频空间谱拼接的电磁定量成像方法
CN115930758A (zh) * 2022-11-09 2023-04-07 中国矿业大学(北京) 一种基于三维扫描地质雷达的目标体坐标估计方法
CN117452367A (zh) * 2023-12-21 2024-01-26 西安电子科技大学 基于宽带成像雷达的sar载荷辐射信号提取方法及装置
CN117452367B (zh) * 2023-12-21 2024-03-26 西安电子科技大学 基于宽带成像雷达的sar载荷辐射信号提取方法及装置
CN120428193A (zh) * 2025-07-10 2025-08-05 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种星载双基地条件下的杂波分析方法

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