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KR20210111703A - Pulse integration method for providing high resolution radar image and sea surveillance radar system using the same - Google Patents

Pulse integration method for providing high resolution radar image and sea surveillance radar system using the same Download PDF

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KR20210111703A
KR20210111703A KR1020210027668A KR20210027668A KR20210111703A KR 20210111703 A KR20210111703 A KR 20210111703A KR 1020210027668 A KR1020210027668 A KR 1020210027668A KR 20210027668 A KR20210027668 A KR 20210027668A KR 20210111703 A KR20210111703 A KR 20210111703A
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Abstract

본 발명은 2차원 해안 감시 레이더에서 레이더 펄스모드에 관계없이 고해상도 레이더 영상을 제공할 수 있는 펄스 적분 방법과 이를 이용한 해안 감시 레이더에 관한 것으로, 안테나(100); 상기 안테나(100)를 통해 펄스를 송신하거나 물체에 반사되어 안테나(100)에서 감지된 레이더 원시 영상 신호를 수신하는 송수신기(200) 및 상기 수신된 신호를 사용자 화면에 표시하는 디스플레이(300)로 구성되어, 상기 디스플레이(300)가 상기 수신된 레이더 원시 영상 신호를 상기 안테나(100)의 회전에 따른 방위각 정보와 매칭하여 일정한 거리 분해능으로 설정된 탐지 거리 간격으로 이산화하는 A/D 변환 모듈(310), 상기 이산화된 레이더 원시 영상 데이터를 잡음 감쇄 및 클러터 감쇄 필터링한 후 표적 탐지 정보로 추출하는 신호 처리 모듈(320), 상기 표적 탐지 정보를 기 추적중인 표적과 연계하거나 신규 표적으로 추가하는 표적 추적 모듈(330) 및 상기 신호 처리 모듈(320)에서 출력된 레이더 영상과 표적 추적 모듈(330)에서 출력된 표적 정보를 사용자 화면에 표시하는 디스플레이 모듈(340)로 구성되고, 상기 신호 처리 모듈(320)이 레이더 추출 영상 행렬의 행번호에 해당하는 추출 방위각을 중심으로 소정 범위의 방위각 범위에 레이더 원시 영상 신호이 있는지 여부에 따라 펄스 적분 수행 여부를 결정하는 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention relates to a pulse integration method capable of providing a high-resolution radar image irrespective of a radar pulse mode in a two-dimensional coastal surveillance radar, and a coastal surveillance radar using the same, comprising: an antenna (100); Consists of a transceiver 200 that transmits a pulse through the antenna 100 or receives a radar raw image signal detected by the antenna 100 by being reflected by an object and a display 300 displaying the received signal on a user screen An A/D conversion module 310 in which the display 300 matches the received radar raw image signal with the azimuth information according to the rotation of the antenna 100 and discretizes it at a detection distance interval set with a constant distance resolution; A signal processing module 320 for extracting the discretized radar raw image data as target detection information after noise reduction and clutter reduction filtering, and a target tracking module for linking the target detection information with a target currently being tracked or adding it as a new target 330 and a display module 340 that displays the radar image output from the signal processing module 320 and target information output from the target tracking module 330 on a user screen, and the signal processing module 320 It has a technical feature of determining whether to perform pulse integration according to whether a radar raw image signal exists in an azimuth range of a predetermined range based on the extracted azimuth corresponding to the row number of the radar extracted image matrix.

Description

고해상도 레이더 영상 제공을 위한 펄스 적분 방법 및 이를 이용한 해안 감시 레이더{PULSE INTEGRATION METHOD FOR PROVIDING HIGH RESOLUTION RADAR IMAGE AND SEA SURVEILLANCE RADAR SYSTEM USING THE SAME}PULSE INTEGRATION METHOD FOR PROVIDING HIGH RESOLUTION RADAR IMAGE AND SEA SURVEILLANCE RADAR SYSTEM USING THE SAME

본 발명은 레이더를 이용한 시스템에서 고해상도 레이더 영상을 제공하기 위한 펄스 적분 방법과 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2차원 해안 감시 레이더에서 레이더 펄스모드에 관계없이 고해상도 레이더 영상을 제공할 수 있는 펄스 적분 방법과 이를 이용한 해안 감시 레이더에 관한 것이다.The present invention relates to a pulse integration method and apparatus for providing a high-resolution radar image in a system using a radar, and more particularly, to a pulse integration method capable of providing a high-resolution radar image regardless of a radar pulse mode in a two-dimensional coastal surveillance radar. It relates to a method and a coastal surveillance radar using the same.

항공 또는 해안 감시 시스템은 항공기 또는 선박의 안전한 운항을 위한 경로 감시, 미확인 항공기 또는 선박의 침입 감시를 위하여 레이더를 비롯한 다양한 센서를 이용하여 항공기/선박의 위치정보 및 상태정보를 수집하고, 이로부터 항공기 또는 선박의 항적 감시 및 안전한 항로 유도 등 다양한 서비스를 제공하고 있다.Aviation or coast monitoring system collects location information and status information of aircraft/ships using various sensors including radar for route monitoring for safe operation of aircraft or ships, and intrusion monitoring of unidentified aircraft or ships, and from this, Alternatively, it provides various services such as ship tracking monitoring and safe route guidance.

레이더를 이용한 항공 또는 해안 감시 시스템은 레이더 영상과 탐지된 표적(Target)을 추적하여 항공기 또는 선박의 정확한 위치 및 속도 정보를 수집하는데, 이중 해안 감시 시스템에서 사용하는 해안 감시 레이더는 일정한 주기로 회전하면서 신호를 송신하고, 선박과 같은 표적, 육지 및 건물과 같은 지형, 파도와 같은 바다에 의해 반사되는 신호를 수신한다.Aerial or coastal surveillance systems using radar track radar images and detected targets to collect accurate location and speed information of aircraft or ships. It transmits signals and receives signals reflected by targets such as ships, terrain such as land and buildings, and oceans such as waves.

그리고 수신된 레이더 반사 신호는 잡음 및 클러터(Clutter)를 감쇄하기 위하여 여러 단계의 신호처리 과정을 거쳐 레이더 영상을 생성한 후, 디스플레이의 화면에 표시된다.In addition, the received radar reflection signal is displayed on the screen of the display after generating a radar image through a signal processing process of several steps in order to attenuate noise and clutter.

해안 감시 레이더는 탐지 거리에 따라 다수의 펄스모드, 예를 들면 VSP(Very Short Pulse), SP(Short Pulse), MP(Medium Pulse), LP(Long Pulse), VLP(Very Long Pulse) 등으로 운용된다. 펄스모드에 따라 펄스반복주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)가 달라지므로 신호처리부로 입력되는 레이더 원시 영상 데이터의 해상도가 달라지게 된다.Coastal surveillance radar operates in multiple pulse modes, for example, VSP (Very Short Pulse), SP (Short Pulse), MP (Medium Pulse), LP (Long Pulse), VLP (Very Long Pulse), etc. do. Since the pulse repetition frequency (PRF) varies according to the pulse mode, the resolution of the radar raw image data input to the signal processing unit is changed.

일반적으로 일정한 레이더 영상 해상도를 제공하기 위하여 가장 작은 펄스반복주파수를 갖는 펄스모드에서 획득 가능한 레이더 원시 영상 데이터의 크기를 기준으로 신호처리부의 출력 영상 해상도를 설정하거나, 펄스모드에 따라 가변 해상도를 갖도록 신호처리부의 출력 영상 해상도를 설정할 수 있다. 따라서, 낮은 펄스반복주파수를 갖는 펄스모드에서 신호처리부의 출력 영상 해상도의 저하를 피할 수 없다는 문제점이 있다.In general, in order to provide a constant radar image resolution, the output image resolution of the signal processing unit is set based on the size of the radar raw image data obtainable in the pulse mode having the smallest pulse repetition frequency, or the signal has a variable resolution according to the pulse mode. You can set the resolution of the output image of the processor. Accordingly, there is a problem in that the resolution of the output image of the signal processing unit cannot be avoided in the pulse mode having a low pulse repetition frequency.

KR 10-2007-0025093 A (2007. 3. 8.)KR 10-2007-0025093 A (2007. 3. 8.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 해안 감시 레이더의 펄스모드에 관계없이 설정된 출력 영상 해상도의 영상을 제공할 수 있는 펄스 적분 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a pulse integration method capable of providing an image having a set output image resolution regardless of a pulse mode of a coastal surveillance radar.

본 발명에 따른 해안 감시 레이더는 안테나; 상기 안테나를 통해 펄스를 송신하거나 물체에 반사되어 안테나에서 감지된 레이더 원시 영상 신호를 수신하는 송수신기 및 상기 수신된 신호를 사용자 화면에 표시하는 디스플레이로 구성되는 해안 감시 레이더로서, 상기 디스플레이가 상기 수신된 레이더 원시 영상 신호를 상기 안테나의 회전에 따른 방위각 정보와 매칭하여 일정한 거리 분해능으로 설정된 탐지 거리 간격으로 이산화하는 A/D 변환 모듈, 상기 이산화된 레이더 원시 영상 데이터를 잡음 감쇄 및 클러터 감쇄 필터링한 후 표적 탐지 정보로 추출하는 신호 처리 모듈, 상기 표적 탐지 정보를 기 추적중인 표적과 연계하거나 신규 표적으로 추가하는 표적 추적 모듈 및 상기 신호 처리 모듈에서 출력된 레이더 영상과 표적 추적 모듈에서 출력된 표적 정보를 사용자 화면에 표시하는 디스플레이 모듈로 구성되고, 상기 신호 처리 모듈이 레이더 추출 영상 행렬의 행번호에 해당하는 추출 방위각을 중심으로 소정 범위의 방위각 범위에 레이더 원시 영상 신호이 있는지 여부에 따라 펄스 적분 수행 여부를 결정하는 것을 기술적 특징으로 한다.Coastal surveillance radar according to the present invention includes an antenna; A coastal surveillance radar comprising a transceiver for transmitting a pulse through the antenna or receiving a radar raw image signal detected by the antenna by being reflected by an object, and a display for displaying the received signal on a user screen, wherein the display is An A/D conversion module that discretizes the radar raw image signal at a detection distance interval set with a constant distance resolution by matching the azimuth information according to the rotation of the antenna. A signal processing module for extracting target detection information, a target tracking module for linking the target detection information with a target being tracked or adding a new target, and a radar image output from the signal processing module and target information output from the target tracking module Consists of a display module that displays on a user screen, wherein the signal processing module determines whether to perform pulse integration according to whether or not there is a radar raw image signal in an azimuth range of a predetermined range centered on the extracted azimuth corresponding to the row number of the radar extracted image matrix. Determining is a technical feature.

본 발명에 따른 해안 감시 레이더에서 고해상도 레이더 영상 제공을 위한 펄스 적분 방법은 레이더 원시 영상 데이터에 대해 추출할 방위각(

Figure pat00001
)을 설정하고 추출 방위각(
Figure pat00002
)의 양(+)과 음(-) 방향으로 소정 각도(△θ) 내에 있는 방위각 영역에 있는 레이더 원시 영상 데이터의 방위각(ACPi)에 대해 원시 영상 데이터를 추출하는 원시 데이터 추출 단계; 상기 원시 데이터 추출 단계에서 추출된 원시 데이터 개수가 0인지 여부를 판단하여, 원시 데이터 개수가 0이라면 추출 방위각(
Figure pat00003
)에 있는 데이터 소거(S25)하는 펄스 적분 여부 판단 단계 및 상기 원시 데이터 추출 단계(S10)에서 추출된 원시 영상 데이터의 최솟값(ACPmin)과 최댓값(ACPmax)과 추출 방위각(
Figure pat00004
)의 관계가 아래 [수학식 2]를 만족하면 보간법 처리를 수행하고, 아래 [수학식 4]를 만족하면 외삽법 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 펄스 적분 단계(S30)를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.The pulse integration method for providing a high-resolution radar image in a coastal surveillance radar according to the present invention is an azimuth (
Figure pat00001
) and set the extraction azimuth (
Figure pat00002
) a raw data extraction step of extracting raw image data for an azimuth (ACP i ) of the radar raw image data in an azimuth region within a predetermined angle (Δθ) in positive (+) and negative (-) directions; It is determined whether the number of raw data extracted in the raw data extraction step is 0, and if the number of raw data is 0, the extraction azimuth (
Figure pat00003
) in the pulse integration to erase (S25) the minimum value (ACP min ) and the maximum value (ACP max ) and the extraction azimuth of the raw image data extracted in the raw data extraction step (S10)
Figure pat00004
) when the relationship of [Equation 2] is satisfied below, interpolation processing is performed, and when the following [Equation 4] is satisfied, extrapolation processing is performed. do it with

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00006
Figure pat00006

본 발명에 따른 해안 감시 레이더에서 고해상도 레이더 영상 제공을 위한 펄스 적분 방법은 레이더 원시 영상의 해상도가 신호처리부의 출력 영상 해상도보다 낮은 경우 외삽법을 이용하고, 높은 경우 보간법을 이용하여 펄스 적분을 수행함으로써 일정한 고해상도 레이더 영상을 제공할 수 있다. 이에 따라 소형 선박에 대한 탐지 및 추적이 가능하도록 하여 해안경계시스템의 성능을 크게 개선할 수 있다.The pulse integration method for providing a high-resolution radar image in a coastal surveillance radar according to the present invention uses the extrapolation method when the resolution of the radar raw image is lower than the output image resolution of the signal processing unit, and performs pulse integration using the interpolation method when the resolution is high. It can provide a constant high-resolution radar image. Accordingly, it is possible to significantly improve the performance of the coast guard system by enabling the detection and tracking of small ships.

도 1은 본 발명에 따른 해안 감시 레이더에서 고해상도 레이더 영상 제공을 위한 펄스 적분 방법이 적용되는 해안 감시 레이더 운용 환경의 예시도
도 2는 레이더 디스플레이의 사용자 화면에 표시되는 레이더 영상의 예시도
도 3은 해안 감시 레이더의 구성도
도 4는 레이더 펄스모드에 따른 펄스반복주파수와 분당회전수에 따라 획득되는 레이더 원시 영상 데이터의 예시도
도 5는 디스플레이의 구성도
도 6은 디스플레이의 A/D변환부에서 획득되는 레이더 원시 데이터(A-Scope) 구조의 예시도
도 7은 디스플레이의 신호처리부에 입력되는 레이더 원시 영상(B-Scope) 데이터 구조의 예시도
도 8은 신호처리부의 구성도
도 9는 본 발명에 따른 해안 감시 레이더에서 고해상도 레이더 영상 제공을 위한 펄스 적분 방법에서 신호처리부의 펄스적분기에서 보간법 및 외삽법을 이용하여 펄스 적분하는 과정을 나타낸 순서도
1 is an exemplary view of a coastal surveillance radar operating environment to which a pulse integration method for providing a high-resolution radar image in a coastal surveillance radar according to the present invention is applied;
2 is an exemplary diagram of a radar image displayed on a user screen of a radar display;
3 is a configuration diagram of a coastal surveillance radar;
4 is an exemplary diagram of the radar raw image data obtained according to the pulse repetition frequency and the number of revolutions per minute according to the radar pulse mode;
5 is a configuration diagram of a display;
6 is an exemplary view of the structure of radar raw data (A-Scope) obtained from the A/D conversion unit of the display;
7 is an exemplary diagram of a radar raw image (B-Scope) data structure input to a signal processing unit of a display
8 is a block diagram of a signal processing unit;
9 is a flowchart illustrating a process of integrating a pulse using an interpolation method and an extrapolation method in a pulse integrator of a signal processing unit in a pulse integration method for providing a high-resolution radar image in a coastal surveillance radar according to the present invention;

이하에서는 본 발명에 따른 해안 감시 레이더에서 고해상도 레이더 영상 제공을 위한 펄스 적분 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a pulse integration method for providing a high-resolution radar image in a coastal surveillance radar according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 해안 감시 레이더에서 고해상도 레이더 영상 제공을 위한 펄스 적분 방법이 적용되는 해안 감시 레이더 운용 환경의 예시도로서, 해안 감시 레이더(R)는 일정한 주기로 회전하면서 신호를 송신하고, 선박과 같은 표적(T), 파도와 같은 바다(S), 육지 및 건물과 같은 지형(L)에 의해 반사되는 신호를 수신한다. 수신된 레이더 신호는 잡음 및 클러터(Clutter)에 대한 신호처리 과정을 거쳐 레이더 영상을 생성한 후 사용자 화면에 도시된다.1 is an exemplary view of a coastal monitoring radar operating environment to which a pulse integration method for providing a high-resolution radar image is applied in a coastal monitoring radar according to the present invention. It receives signals reflected by the target (T), such as waves, the sea (S), land, and terrain (L) such as buildings. The received radar signal is displayed on the user screen after generating a radar image through a signal processing process for noise and clutter.

도 2는 레이더 디스플레이의 사용자 화면에 디스플레이 되는 레이더 영상의 예시도이다. 레이더 영상(200)에는 선박과 같은 표적에 의한 영상(T), 바다의 파도에 의한 영상(S), 지형에 의한 영상(L) 등이 나타날 수 있다. 파도에 의한 영상(S)은 불특정한 지점에 일시적으로 나타날 수 있는데 통상 해상 클러터(Sea Clutter)라 한다.2 is an exemplary diagram of a radar image displayed on a user screen of a radar display. In the radar image 200 , an image T by a target such as a ship, an image S by sea waves, an image L by terrain, and the like may appear. The image (S) caused by the waves may appear temporarily at an unspecified point, which is usually called sea clutter.

도 3은 해안 감시 레이더의 구성도로서, 해안 감시 레이더(R)는 일정한 주기로 회전하는 안테나(100), 안테나(100)를 통해 펄스를 송신하거나 선박, 지형, 바다와 같은 운용 환경에서 반사되어 안테나(100)에서 감지된 신호를 수신하는 송수신기(200) 및 수신된 신호를 사용자 화면에 표시하는 디스플레이(300)로 구성된다.3 is a block diagram of a coastal monitoring radar, in which the coastal monitoring radar R transmits a pulse through the antenna 100 and the antenna 100 rotating at a constant cycle or is reflected in an operating environment such as a ship, terrain, and sea to the antenna It is composed of a transceiver 200 for receiving the signal detected in 100 and a display 300 for displaying the received signal on a user screen.

도 4는 레이더 펄스모드에 따른 펄스반복주파수와 분당회전수에 따라 획득되는 레이더 원시 영상 데이터의 예시도로서, 레이더 원시 영상의 크기는 해안 감시 레이더 안테나가 1회전 하면서 각각의 방위각 방향에서 수신한 펄스의 개수 및 수신 펄스별 거리 방향에 대해 이산화(Discretization)된 데이터(RangeBin)로 나타낼 수 있다. 레이더 원시 영상에서 방위각 방향에 대한 데이터 개수는 펄스반복주파수(402)와 안테나의 회전주기(60/RPM)의 곱으로 나타낼 수 있다.4 is an exemplary view of the radar raw image data obtained according to the pulse repetition frequency and revolutions per minute according to the radar pulse mode. The size of the radar raw image is the pulse received in each azimuth direction while the coast surveillance radar antenna rotates once It can be expressed as discretized data (RangeBin) with respect to the number of and the distance direction for each received pulse. The number of data for the azimuth direction in the radar raw image may be expressed as the product of the pulse repetition frequency 402 and the rotation period of the antenna (60/RPM).

도 5는 디스플레이의 구성도로서, 디스플레이(300)는 수신된 아날로그 레이더 신호를 안테나 회전에 따른 방위각 정보와 매칭하여 일정한 거리 분해능으로 설정된 탐지 거리 간격으로 이산화하는 A/D 변환 모듈(310), 이산화된 레이더 원시 영상 데이터를 잡음 감쇄 및 클러터 감쇄 필터링한 후 표적 탐지 정보로 추출하는 신호 처리 모듈(320), 표적 탐지 정보를 기 추적중인 표적과 연계하거나 신규 표적으로 추가하는 표적 추적 모듈(330) 및 신호 처리 모듈(320)에서 출력된 레이더 영상과 표적 추적 모듈(330)에서 출력된 표적 정보를 사용자 화면에 표시하는 디스플레이 모듈(340)로 구성된다.5 is a block diagram of a display, in which the display 300 matches the received analog radar signal with the azimuth information according to the rotation of the antenna and discretizes the A/D conversion module 310 at a detection distance interval set with a constant distance resolution. Signal processing module 320 for extracting target detection information after noise reduction and clutter reduction filtering on the radar raw image data, and a target tracking module 330 for linking target detection information with a target currently being tracked or adding a new target and a display module 340 that displays the radar image output from the signal processing module 320 and target information output from the target tracking module 330 on a user screen.

이때 신호처리 모듈(320)은 A/D 변환 모듈(310)로부터 레이더 원시 영상 데이터를 수신하고, 설정된 출력 영상 해상도와 비교하여, 그 결과에 따라 보간법 또는 외삽법이 적용된 펄스 적분 방법을 채택하게 된다.At this time, the signal processing module 320 receives the radar raw image data from the A/D conversion module 310, compares it with the set output image resolution, and adopts the pulse integration method to which the interpolation method or the extrapolation method is applied according to the result. .

도 6은 디스플레이의 A/D변환부에서 획득되는 레이더 원시 데이터(A-Scope) 구조의 예시도로서, 레이더 원시 데이터(A-Scope)는 방위각 데이터(DA,RAW) 및 거리에 대해 이산화된 거리에 따른 반사 신호 데이터(DT,RAW)로 구성된다.6 is an exemplary diagram of the structure of the radar raw data (A-Scope) obtained from the A/D conversion unit of the display, and the radar raw data (A-Scope) is discretized for azimuth data (D A,RAW ) and distance. It is composed of reflected signal data (D T,RAW ) according to the distance.

도 7은 디스플레이의 신호처리부에 입력되는 레이더 원시 영상(B-Scope) 데이터 구조의 예시도로서, 레이더 원시 영상(B-Scope)은 레이더 원시 데이터(A-Scope)가 방위각 데이터가 증가 또는 감소하는 순서로 누적된 형태로 구성된다. 즉, 레이더 원시 영상(B-Scope)은 누적된 방위각 데이터(DA,RAW)와 누적된 반사 신호 데이터(DT,RAW)의 행렬 형태로 구성된다.7 is an exemplary diagram of the radar raw image (B-Scope) data structure input to the signal processing unit of the display, wherein the radar raw image (B-Scope) is the radar raw data (A-Scope) in which the azimuth data increases or decreases. It is formed in a sequentially stacked form. That is, the radar raw image (B-Scope) is configured in the form of a matrix of accumulated azimuth data (D A,RAW ) and accumulated reflected signal data (D T,RAW ).

도 8은 디스플레이의 신호처리부에서 출력되는 레이더 추출 영상 데이터 구조(또는 데이터 행렬)의 예시도로서, 레이더 원시 영상(B-Scope)의 연속되는 2 이상의 행(row)을 적분하여 레이더 추출 영상 데이터로 변환한다. 예를 들어, SP 펄스 모드의 경우 레이더 원시 영상(B-Scope)이 9600개의 행을 가지는 데이터{레이더가 1회전할 때 이루어지는 9600번의 레이더 신호 송출 및 수신이 9600개의 행의 레이더 원시 영상(B-Scope)을 생성한다}이고, 레이더 추출 영상은 4960개의 행을 가지는 데이터로 변환하고자 할 때(N = 9600, Q = 4960), 4960개의 행에 대응되는 방위각 범위에 속하는 레이더 원시 영상(B-Scope) 데이터를 적분하여 4960개의 행을 가지는 레이더 추출 영상 데이터를 만드는 것이다.8 is an exemplary diagram of a radar extracted image data structure (or data matrix) output from a signal processing unit of a display, by integrating two or more consecutive rows of a radar raw image (B-Scope) into radar extracted image data convert For example, in the case of the SP pulse mode, the radar raw image (B-Scope) has 9600 rows of data {when the radar rotates once, the transmission and reception of the radar signal 9600 times is the radar raw image (B-Scope) of 9600 rows. Scope), and when the radar extracted image is converted to data having 4960 rows (N = 9600, Q = 4960), the radar raw image (B-Scope) belonging to the azimuth range corresponding to 4960 rows ) to create radar-extracted image data with 4960 rows by integrating the data.

도 9는 신호 처리 모듈의 구성도로서, 신호 처리 모듈(320)은 보간법 또는 외삽법 중 어느 하나를 채택하여 레이더 원시 영상을 펄스 적분하는 펄스 적분기(321), 펄스 적분된 영상 신호를 잡음 감쇄 및 클러스터 감쇄 필터링하는 잡음/클러터 처리기(323), 잡음/클러터 처리기(323)의 출력 영상의 신호 크기가 설정된 임계값 이상인지를 판단하고 임계값 이상인 경우 표적으로 인식하는 표적 탐지기(325) 및 표적으로 인식된 영상에 대해 방위각 및 거리를 추출하는 표적 정보 추출기(327)로 구성된다.9 is a block diagram of a signal processing module. The signal processing module 320 includes a pulse integrator 321 for pulse-integrating a radar raw image by adopting any one of an interpolation method or an extrapolation method, and noise reduction and noise reduction and processing for the pulse-integrated image signal. A noise/clutter processor 323 for cluster attenuation filtering, a target detector 325 that determines whether the signal magnitude of the output image of the noise/clutter processor 323 is equal to or greater than a set threshold, and recognizes a target if it is greater than or equal to the threshold; and It consists of a target information extractor 327 for extracting the azimuth and distance from the image recognized as a target.

도 10은 본 발명에 따른 해안 감시 레이더에서 고해상도 레이더 영상 제공을 위한 펄스 적분 방법에서 신호 처리 모듈의 펄스적분기에서 보간법 또는 외삽법을 이용하여 펄스 적분하는 과정을 나타낸 순서도이다. 본 발명에서 펄스 적분은 다음과 같이 수행된다.10 is a flowchart illustrating a pulse integration process using an interpolation method or an extrapolation method in a pulse integrator of a signal processing module in a pulse integration method for providing a high-resolution radar image in a coastal surveillance radar according to the present invention. In the present invention, pulse integration is performed as follows.

① 원시 데이터 추출 단계(S10): 추출할 방위각(

Figure pat00007
, 이하 ‘추출 방위각’이라 한다)을 설정하고 추출 방위각(
Figure pat00008
)의 양(+)과 음(-) 방향으로 소정 각도(△θ) 내에 있는 방위각 영역에 있는 레이더 원시 영상 데이터의 방위각(ACPi)에 대해 원시 영상 데이터를 추출한다(i는 복수 개일 수 있다).① Raw data extraction step (S10): azimuth (
Figure pat00007
, hereinafter referred to as 'extraction azimuth') and set the extraction azimuth (
Figure pat00008
) extracts the raw image data for the azimuth (ACP i ) of the radar raw image data in the azimuth region within a predetermined angle (Δθ) in the positive (+) and negative (-) directions (i may be plural) ).

Figure pat00009
Figure pat00009

② 펄스 적분 여부 판단 단계(S20): 원시 데이터 추출 단계(S10)에서 추출된 원시 데이터 개수가 0인지(가령 N < Q인 경우 또는 Δθ가 매우 작은 경우 [수학식 1]의 구간에 원시 데이터가 없을 수도 있다), 즉 원시 데이터가 없어서 펄스 적분이 필요한지 아닌지 여부를 판단하여, 원시 데이터 개수가 0이라면 펄스 적분을 건너뛰고 추출 방위각(

Figure pat00010
)에 있는 데이터를 소거(S25)한다(데이터를 소거하지 않으면 이전 데이터가 누적되어 자취를 남기게 된다). 만약 원시 데이터가 1개 이상이라면 펄스 적분을 수행하도록 한다.② Pulse integration determination step (S20): Whether the number of raw data extracted in the raw data extraction step (S10) is 0 (for example, when N < Q or Δθ is very small) In other words, it is judged whether or not pulse integration is necessary because there is no raw data, and if the number of raw data is 0, pulse integration is skipped and the extraction azimuth (
Figure pat00010
) is deleted (S25) (if data is not deleted, previous data is accumulated and a trace is left). If there is more than one raw data, perform pulse integration.

③ 펄스 적분 단계(S30): 펄스 적분 여부 판단 단계(S20)에서 펄스 적분을 해야 하는 경우로 판단되었다면 펄스 적분을 수행한다. 이때, 원시 데이터 추출 단계(S10)에서 추출된 원시 영상 데이터의 최솟값(ACPmin)과 최댓값(ACPmax)과 추출 방위각(

Figure pat00011
)의 관계에 따라 보간 또는 외삽의 방법으로 펄스 적분을 수행한다.③ Pulse integration step (S30): If it is determined that pulse integration is required in the pulse integration determination step (S20), pulse integration is performed. At this time, the minimum value (ACP min ) and the maximum value (ACP max ) of the raw image data extracted in the raw data extraction step (S10) and the extraction azimuth (
Figure pat00011
), pulse integration is performed by means of interpolation or extrapolation.

구체적으로, 아래 [수학식 2]를 만족하면 보간법 처리(S31)를 수행하는데, 위 [수학식 1]을 만족하는 ACPi, ACPj(i≠j) 조합 전체에 대해 레이더 추출 영상 행렬의 원소는 아래 [수학식 3]으로 정의할 수 있다{N(i, j)는 ACPi, ACPj 조합의 개수, k = 1, 2, 3, … Q}.Specifically, if the following [Equation 2] is satisfied, the interpolation process (S31) is performed, and the elements of the radar extraction image matrix for all combinations of ACP i and ACP j (i≠j) satisfying the above [Equation 1] can be defined by [Equation 3] below {N(i, j) is the number of ACP i , ACP j combinations, k = 1, 2, 3, ... Q}.

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

다음으로, 아래 [수학식 4]를 만족하면 외삽법 처리(S33)를 수행한다. 외삽법도 보간법과 유사하게 위 [수학식 1]을 만족하는 ACPi, ACPj(i≠j) 조합 전체에 대해 계산되어, 레이더 추출 영상 행렬의 원소는 아래 [수학식 4]로 정의된다.Next, if the following [Equation 4] is satisfied, the extrapolation process (S33) is performed. Similar to the interpolation method, the extrapolation method is also calculated for the entire combination of ACP i and ACP j (i≠j) satisfying [Equation 1] above, and the elements of the radar extraction image matrix are defined as [Equation 4] below.

Figure pat00014
Figure pat00014

Figure pat00015
Figure pat00015

위와 같은 단계를 거쳐 레이더 영상을 처리함으로써 고해상도 레이더 원시 영상 데이터로부터 저해상도 레이더 화면을 구현하거나, 저해상도 레이더 원시 영상 데이터로부터 고해상도 레이더 화면을 구현할 수 있다.By processing the radar image through the above steps, a low-resolution radar screen can be implemented from the high-resolution radar raw image data, or a high-resolution radar screen can be implemented from the low-resolution radar raw image data.

100 안테나 200 송수신기
300 디스플레이 310 A/D 변환 모듈
320 신호 처리 모듈 321 펄스 적분기
323 잡음/클러터 처리기 325 표적 탐지기
327 표적 정보 추출기 330 표적 추적 모듈
340 디스플레이 모듈
S10 원시 데이터 추출 단계 S20 펄스 적분 여부 판단 단계
S25 데이터 소거 단계 S30 펄스 적분 단계
S31 보간법 처리 단계 S33 외삽법 처리 단계
100 antenna 200 transceiver
300 Display 310 A/D Conversion Module
320 Signal Processing Module 321 Pulse Integrator
323 Noise/Clutter Handler 325 Target Detector
327 Target Information Extractor 330 Target Tracking Module
340 display module
S10 Raw data extraction step S20 Pulse integration determination step
S25 Data erasing step S30 Pulse integration step
S31 interpolation processing step S33 extrapolation processing step

Claims (2)

안테나(100);
상기 안테나(100)를 통해 펄스를 송신하거나 물체에 반사되어 안테나(100)에서 감지된 레이더 원시 영상 신호를 수신하는 송수신기(200) 및
상기 수신된 신호를 사용자 화면에 표시하는 디스플레이(300)로 구성되는 해안 감시 레이더로서,
상기 디스플레이(300)가 상기 수신된 레이더 원시 영상 신호를 상기 안테나(100)의 회전에 따른 방위각 정보와 매칭하여 일정한 거리 분해능으로 설정된 탐지 거리 간격으로 이산화하는 A/D 변환 모듈(310), 상기 이산화된 레이더 원시 영상 데이터를 잡음 감쇄 및 클러터 감쇄 필터링한 후 표적 탐지 정보로 추출하는 신호 처리 모듈(320), 상기 표적 탐지 정보를 기 추적중인 표적과 연계하거나 신규 표적으로 추가하는 표적 추적 모듈(330) 및 상기 신호 처리 모듈(320)에서 출력된 레이더 영상과 표적 추적 모듈(330)에서 출력된 표적 정보를 사용자 화면에 표시하는 디스플레이 모듈(340)로 구성되고,
상기 신호 처리 모듈(320)이 레이더 추출 영상 행렬의 행번호에 해당하는 추출 방위각을 중심으로 소정 범위의 방위각 범위에 레이더 원시 영상 신호이 있는지 여부에 따라 펄스 적분 수행 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 해안 감시 레이더.
antenna 100;
A transceiver 200 for transmitting a pulse through the antenna 100 or for receiving a radar raw image signal detected by the antenna 100 by being reflected by an object, and
As a coastal surveillance radar comprising a display 300 for displaying the received signal on a user screen,
An A/D conversion module 310 in which the display 300 matches the received radar raw image signal with azimuth information according to rotation of the antenna 100 and discretizes it at a detection distance interval set with a constant distance resolution, the discretization Signal processing module 320 for extracting target detection information after noise reduction and clutter reduction filtering on the radar raw image data, and a target tracking module 330 for linking the target detection information with a target currently being tracked or adding it as a new target ) and a display module 340 that displays the radar image output from the signal processing module 320 and the target information output from the target tracking module 330 on a user screen,
Coastal monitoring, characterized in that the signal processing module 320 determines whether to perform pulse integration according to whether there is a radar raw image signal in an azimuth range of a predetermined range based on the extracted azimuth corresponding to the row number of the radar extracted image matrix. radar.
레이더 원시 영상 데이터에 대해 추출할 방위각(
Figure pat00016
)을 설정하고 추출 방위각(
Figure pat00017
)의 양(+)과 음(-) 방향으로 소정 각도(△θ) 내에 있는 방위각 영역에 있는 레이더 원시 영상 데이터의 방위각(ACPi)에 대해 원시 영상 데이터를 추출하는 원시 데이터 추출 단계(S10);
상기 원시 데이터 추출 단계(S10)에서 추출된 원시 데이터 개수가 0인지 여부를 판단하여, 원시 데이터 개수가 0이라면 추출 방위각(
Figure pat00018
)에 있는 데이터 소거(S25)하는 펄스 적분 여부 판단 단계(S20) 및
상기 원시 데이터 추출 단계(S10)에서 추출된 원시 영상 데이터의 최솟값(ACPmin)과 최댓값(ACPmax)과 추출 방위각(
Figure pat00019
)의 관계가 아래 [수학식 2]를 만족하면 보간법 처리(S31)를 수행하고, 아래 [수학식 4]를 만족하면 외삽법 처리(S33)를 수행하는 것을 특징으로 하는 펄스 적분 단계(S30)를 포함하는 고해상도 레이더 영상 제공을 위한 펄스 적분 방법.
[수학식 2]
Figure pat00020

[수학식 4]
Figure pat00021


The azimuth to extract for the radar raw image data (
Figure pat00016
) and set the extraction azimuth (
Figure pat00017
) A raw data extraction step of extracting raw image data for the azimuth (ACP i ) of the radar raw image data in the azimuth region within a predetermined angle (Δθ) in the positive (+) and negative (-) directions (S10) ;
It is determined whether the number of raw data extracted in the raw data extraction step (S10) is 0, and if the number of raw data is 0, the extraction azimuth (
Figure pat00018
) to erase the data (S25) in the pulse integral determination step (S20) and
The minimum (ACP min ) and maximum (ACP max ) and extraction azimuth ( ) of the raw image data extracted in the raw data extraction step ( S10 )
Figure pat00019
), when the following [Equation 2] is satisfied, the interpolation process (S31) is performed, and when the following [Equation 4] is satisfied, the pulse integration step (S30), characterized in that the extrapolation process (S33) is performed A pulse integration method for providing a high-resolution radar image comprising a.
[Equation 2]
Figure pat00020

[Equation 4]
Figure pat00021


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