LMS어레이의 문제점을 고려한 적응 빔 형성 알고리듬

곽영길,Kwag, Young-Kil 대한전자공학회 1988 전자공학회논문지 Vol. No.

LMS 기법을 이용한 적응 신호 처리상에서 복합적으로 제기 되어온 간섭신호 제거, 수렴속도, 오차조정 및 기준신호 발생 등의 전체적인 문제점들을 합성적으로 고려한 하나의 적응 기법이 제시된다. 제안된 방법은 최소화 적응 처리를 하기전에 먼저 어레이 입력으로 들어오는 복합신호로부터 표적신호를 분리하고, 기준신호를 제거한다. 본 기법은 적응처리기에 있는 잔유잡음의 정도에 제한을 둔다. 분석결과 본 기법은 코히어런트 또는 인코히어런트 간섭신호 제거에 효과적이며 특히, 수렴계수의 동적범위가 넓어 안정도가 좋고 수렴속도가 빠르며 평균자승오차가 매우적다. 또한, 기준신호발생이 필요없다는 장점이 있다. 시뮬레이션 결과는 이론적인 예측과 일치한다. An adaptive nulling technique is presented to synthetically overcome the integrated problems associated with the conventional LMS array in the performances of jammer rejection, convergence rate, misadjustment, and reference signal generation. The proposed method is to remove the target signal from the array input and to eliminate the reference signal prior to minimization processing. The algorithm is constrained to the residue noise level in adaptive processor. Analysis shows effectiveness of the algorithm for coherent and/or incoherent interference rejection, wide dynamic range of convergence factor, rapid adaptation rate, and small mean square error. Simulation results confirm the theoretical prediction.

헬기 탑재 X-밴드 펄스 도플러 레이다 시험 개발

곽영길,최민수,배재훈,전인평,황광연,양주열,김도헌,강정완,Kwag Young-Kil,Choi Min-Su,Bae Jae-Hoon,Jeon In-Pyung,Hwang Kwang-Yun,Yang Joo-Yoel,Kim Do-Heon,Kang Jung-Wan 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.8

비행체 탑재 레이다는 민군 겸용으로 기상에 관계없이 전천후로 비행체의 안전 항행, 임무 감시, 사격 통제, 충돌 회피, 이착륙 등 비행에 필수적인 항공 전자 장치이다. 본 논문에서는 헬기 탑재 다중 모드 X-밴드 펄스 도플러 레이다 시험 모델의 설계, 제작 및 비행 시험 결과를 제시한다. 레이다 시스템은 안테나부, 송수신부, 신호처리부와 전시부의 4개의 LRU로 구성되며, 개발 기술은 평판 슬롯 배열 안테나, TWTA 송신기, coherent I/Q detector, 디지털 펄스 압축, MTI, DSP 기반 도플러 FFT 필터, 적응 CFAR, 도플러 추정보상 기법, 비행 안정화 및 TWS 추적 처리기를 포함한다. 개발된 레이다 시스템의 설계 성능은 다양한 지상 고정 및 이동 시험과 헬기 탑재 비행 시험을 통하여 이동 비행체 이동 클러터 보상과 MTD 성능을 확인하였다. An airborne radar is an essential aviation electronic system for the aircraft to perform various civil and/or military missions in all weather environments. This paper presents the design, development, and test results of the multi-mode X-band pulsed Doppler radar system test model for helicopter-borne flight test. This radar system consists of 4 LRUs(Line-Replacement Unit), which include antenna unit, transmitter and receiver unit, radar signal & data processing unit and display Unit. The developed core technologies include the planar array antenna, TWTA transmitter, coherent I/Q detector, digital pulse compression, MTI, DSP based Doppler FFT filter, adaptive CFAR, moving clutter compensation, platform motion stabilizer, and tracking capability. The design performance of the developed radar system is verified through various ground fixed and moving vehicle test as well as helicopter-borne field tests including MTD(Moving Target Detector) capability for the Doppler compensation due to the moving platform motion.

다중 대역 다중 모드 SDR 레이다 플랫폼 개발

곽영길(Young-Kil Kwag),우인상(In-Sang Woo) 한국전자파학회 2016 한국전자파학회논문지 Vol.27 No.11

본 논문은 다중대역 및 다중모드의 레이다 기능을 갖는 새로운 SDR(Software Defined Radar) 플랫폼의 개발 결과를 제시한다. SDR 하드웨어 플랫폼은 다중대역의 S, X, 그리고 K 밴드의 교체 가능한 RF 송수신기 및 안테나 모듈과 프로그램 가능한 신호처리기 모듈로 구현된다. 소프트웨어 플랫폼은 다중모드의 CW, Pulse, FMCW, LFM Chirp 파형 발생과 적응 가능한 신호처리 알고리즘 라이브러리 모듈 및 개방형 API 소프트웨어 모듈로 구현된다. SDR 플랫폼의 레이다 통합시험을 통하여 동작 성능을 실시간으로 검증하였으며, 또한 현장 활용시험을 통하여 지상 표적 및 비행체 드론 표적을 성공적으로 탐지하여 시험 결과를 제시하였다. This paper presents the new development result of the multi-band, the multi-mode SDR(Software Defined Radar) platform. The SDR hardware platform is implemented by using the reconfigurable multi-band RF transceiver and antenna modules of S, X, and K-bands, and a programmable signal processing module. The SDR software platform is implemented by using the multi-mode waveform generation of CW, Pulse, FMCW, and LFM Chirp as well as the adaptable algorithm library of signal processing and open API software modules. Through the integrated test of the SDR platform, the operational performance was verified in real-time. Also, through the field-application test, the ground target and air-vehicle drone target were successfully detected and their test results were presented.

비행체 탑재 펄스 도플러 레이다 시험모델 개발

곽영길 ( Young Kil Kwag ),최민수 ( Min Su Choi ),배재훈 ( Jae Hoon Bae ),전인평 ( In Pyung Jeon ),양주열 ( Ju Yoel Yang ) 한국항행학회 2006 韓國航行學會論文誌 Vol.10 No.2

다중 셀 평균 기반 CFAR 검출을 이용한 SAR 영상 표적 탐지 기법

송우영(Woo-Young Song),노수현(Soo-Hyun Rho),정철호(Chul-Ho Jung),곽영길(Young-Kil Kwag) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.2

최근 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상의 거리 및 도플러 해상도가 높아짐에 따라 표적의 탐지 정확도는 향상되고 있지만 처리할 데이터 용량이 급증하고 있다. 기존의 단일 셀 기반 CFAR 검출기는 전체 영상 내에서 모든 거리 셀 데이터를 검사하여야 하므로 CFAR 검출기의 속도 성능 저하를 가져온다. 본 논문에서는 다중셀 기반 CFAR 처리 방법을 2단으로 개선하여 1단계에서는 다중 셀 평균 기반 CFAR 검출을 이용하여 예상 표적 지역을 검출하고, 2단계에서는 예상 표적 지역에 대해서만 단일 셀 기반 CFAR 검출을 수행함으로써 처리 시간을 줄이고 표적의 탐지 성능을 획기적으로 향상시켰다. 제안된 기법에 대한 성능은 실제 SAR 영상을 통하여 기존의 단일 셀 기반 방식과 다중 셀 평균 기반 검출 방식을 비교 분석하였다. Since the range and Doppler resolution of the synthetic aperture radar(SAR) image becomes very high, the target detection accuracy can be significantly increased, but the computational burden is also increased. The conventional single-cell based CFAR detector performs the target detection on every single cell basis, thus it causes the serious increment of the computational load. In this paper, the improved two-step MCA-CFAR detector is proposed for the improvement of the target detection as well as the reduction of computational load: the first step is to use the MCA-CFAR, and the second step is to use the single-cell based CFAR detection in the expected target area for final decision. The performance of the proposed algorithm is compared with the conventional single-cell based CFAR and MCA-CFAR on SAR images.

고해상도 SAR 영상 형성 및 품질 분석을 위한 시뮬레이터

정철호,오태봉,곽영길,Jung, Chul-Ho,Oh, Tae-Bong,Kwag, Young-Kil 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.8

고해상도 레이다 영상은 탑재체 및 플랫폼 등 시스템 설계 변수에 비교적 민감할 수 있다. 본 논문에서는 시스템 파라미터 기반의 2차원 SAR 영상 형성 및 영상 품질 분석을 위한 시뮬레이터를 구현하였다. 본 논문에서 구현한 시뮬레이터는 유연성과 확장성을 고려하여 주요 모듈로 구성하고 Matlab코드를 이용하여 GUI 기반으로 구성하였다. 주요 기능은 SAR 시스템 설계 파라미터를 이용하여 SAR 신호를 생성할 수 있으며, RDA(Range-Doppler Algorithm)을 이용하여 영상을 형성하고 SAR시스템 파라미터가 영상의 질에 미치는 영향을 다양하게 분석할 수 있다. 특히, 본 시뮬레이터는 시스템 환경에 따라 파라미터 설정을 용이하게 할 수 있으므로 항공기 및 위성 탑재체 등의 SAR 시스템 설계와 SAR 영상 품질 분석에 효과적으로 활용할 수 있다. High resolution synthetic aperture radar image could be sensitive to the various parameters of the payload, platform, and ground system. In this paper, a parameter based SAR simulator is presented for two-dimensional image formation and image quality analysis. Functional modules are implemented by Matalb code and GUI for the flexibility and expandability. Main function of this simulator includes the SAR input signal generation, range-doppler algorithm(RDA) based SAR image formation, and the SAR image quality analysis which is relevant to the SAR system design parameters. This simulator can effectively be used for the SAR image quality performance evaluation, which can be applicable to the airborne as well as spaceborne SAR system design and analysis.

계단 주파수 변조된 펄스 도플러 기법을 이용한 고해상도 전방 충돌 회피용 차량 레이다 성능 분석

우성철(Sung Chul Woo),곽영길(Young Kil Kwag) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.8

전방 감시 차량용 레이다에서 표적 거리와 속도 정보를 얻기 위해서는 일반적으로 주파수 변조된 연속파형(FMCW)이나 펄스 도플러(PD) 파형을 사용하고 있다. 그러나 고해상도의 표적 정보를 얻기 위해서는 펄스 폭이 매우 좁고 넓은 대역폭을 사용하여야 하므로 상대적으로 높은 첨두 전력이 필요하고 고속의 디지털 변환 처리속도가 요구된다. 본 논문에서는 계단 주파수 변조된 펄스 도플러 파형을 이용하여 고해상도의 표적 정보를 획득할 수 있는 SFPD(Stepped-Frequency Pulsed-Doppler) 처리 기법을 제시한다. 제안된 SFPD 기법은 시뮬레이션을 통하여 기존의 FMCW 및 펄스 도플러 파형 방식과 비교 분석하였다. 본 기법은 필요에 따라서 거리 및 도플러 해상도를 가변할 수 있는 장점이 있기 때문에 이론적으로 고해상도의 표적 영상 형성이 가능하여 향후 정밀한 차량 충돌 방지를 위한 표적 식별에 활용할 수 있을 것으로 기대한다. A forward-looking automotive radar typically utilizes the frequency modulated continuous wave(FMCW) or pulsed-Doppler waveform for the information acquisition of the target range and velocity. In order to obtain the high resolution target information, however, a narrow pulse width and wide bandwidth are inherently required, thus resulting in high peak power and high speed digital converter processing. In this paper, a stepped-frequency pulsed-Doppler(SFPD) waveform algorithm is proposed for high resolution forward looking automotive radar application. The performance of the proposed SFPD waveform technique is analyzed and compared with the conventional FMCW and PD method. Since this technique can be used for the high resolution target imaging with arbitrary range and Doppler resolution, it is expected to be useful in automotive radar target classification for the precision collision avoidance applications in the future.

통합 군 통신 시스템에서 상호운용으로 인한 간섭 영향 분석

김태우(Tae-Woo Kim),김정(Jung Kim),곽영길(Young-Kil Kwag) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.3

현대전의 전장 환경에서는 효율적인 작전 수행을 위하여 통합 군 무기체계 간 상호 운용이 필수적이다. 특히 네트워크 중심의 전자전 시스템에서 대부분의 최신 무기체계는 무선 통신을 위하여 전자파를 이용하므로 인접 무기 체계 간 상호간섭의 영향에 취약하다. 본 논문에서는 통합 군 무기 체계에서 사용하는 대표적인 무선 통신 시스템을 중심으로 확산과 비확산 통신 방식으로 나누어 모델링하였다. 그리고 다양한 간섭원을 생성하여 인접 레이다 및 통신 간섭원에 의한 영향을 모의시험을 통하여 분석하였다. 모의시험 결과, 인접 간섭원의 변조 방식과 중첩 대역폭에 따라 피간섭 수신기의 성능이 영향을 크게 받는 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 통합 군 통신 무기 체계 간 상호 운용을 위한 간섭 보호기준을 정립하는데 활용될 것으로 기대한다. It is essential for the combined military weapon system to be equipped with interoperability for the efficient combat operation in the modern warfare environment. Since most of modern military systems utilize the electromagnetic wave for the radio communication in the network-centric warfare system, they can be vulnerable to the mutual interference among the adjacent combined military systems. In this paper, the typical radio communication systems are modeled with the modulation types of both spread and non-spread spectrum system. The various interference signals were generated for the simulation of the mutual interference influence from the adjacent radar and communication systems. The simulation results show that the detection performance of the victim communication receiver is seriously affected by the various interferences such as the types of modulation and the ratio of the overlapping bandwidth of the adjacent interferers. This result will be useful for defining the criteria of the interference protection in the combined military system for the interoperability in the future.

도로 장애물 경보를 위한 Ka-대역 펄스 도플러 레이다 시스템 개발 및 성능시험

정정수(Jung-Soo Jung),서영호(Young-Ho Seo),곽영길(Young-Kil Kwag) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.1

돌발적으로 발생하는 도로 장애물은 고속으로 주행하는 차량의 안전운행을 위협한다. 따라서, 악천후 시에도 도로상의 돌발 장애물을 탐지하고, 충돌을 방지할 수 있는 전천후 레이다 센서에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 도로 장애물 탐지 및 경보를 위한 Ka-대역 펄스 도플러 레이다 시험모델의 설계 제작 및 성능시험 결과를 제시한다. 레이다 센서는 도로 환경조건에 적합하고, 다양한 고정 및 이동 장애물에 대하여 탐지, 추적 및 차선 식별 기능이 요구된다. 개발된 레이다는 안테나, 송수신기, 신호처리기 및 제어기로 구성된다. 주요 적용 기술은 고정 장애물 탐지를 위한 클러터 맵 기반 변화 탐지 기법, 이동 장애물 속도 탐지를 위한 도플러 추정 기법, 그리고 차선 식별을 위한 3-horn 모노펄스 방위각 추정 및 추적 기법이 포함된다. 개발된 레이다 시스템의 장애물 탐지와 차량 감시 성능은 성능시험과 환경시험을 통하여 설계 요구 조건을 만족하는 것으로 확인되었다. Abruptly occurred obstacles on highway threaten driving safety. Radar draws the attention to the collision avoidance system because it can be fully operational in all weather, and day and night condition. This paper presents the design, implementation and performance test results of pulsed Doppler radar system for detection and warning of road obstacles. The system is designed to consider highway environment and detection capability about various fixed and moving obstacles. The system consists of 4 subsystems, which include antenna unit, transmitter and receiver unit, radar signal & data processing unit, and controller & display unit. The core technologies include clutter map based change detection for fixed obstacles detection, Doppler estimation for velocity detection of moving targets, and azimuth angle estimation method using monopulse for lane estimation and tracking. The design performance of the developed radar system is verified through experiments using a fixed reference target and moving vehicles in test highway.

레이다 시스템 상호 간 운용을 위한 간섭 보호 기준 분석

김정(Jung Kim),정정수(Jung-Soo Jung),곽영길(Young-Kil Kwag),김진국(Jin-Goog Kim),전용찬(Young-Chan Jeon) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.4

최근 군용 레이다 사용이 급증하면서 인접 시스템 상호 간의 전자파 간섭의 영향이 높아지고 있다. 본 논문에서는 레이다의 효율적인 운용을 위하여 국제 표준화 규정에 근거하여 군 무기체계 레이다의 탐지거리 및 탐지확률에 미치는 영향을 분석하여 상호운용에 대한 간섭 보호 기준을 제안한다. 레이다 상호 간 간섭이 존재 할 경우에도 요구 탐지거리 및 탐지확률을 확보하기 위한 허용 INR을 제시하였으며, 특히 INR이 ?6 dB인 경우 5 %의 탐지거리 손실을 허용하는 조건에서 최대 탐지확률을 확보하기 위한 SNR을 시뮬레이션을 통하여 결과를 제시하였다. 향후 군 통합무기 체계에서 레이다 상호간의 간섭의 영향에 대한 보호기준을 정립하는데 활용될 것으로 기대한다. Recently, a mutual interference threat has been increasing among the radar systems due to the rapid growth of the military radar operation. In this paper, the radar interference protection criteria is presented for interoperability in terms of the radar coverage and target detection probability in association with the international recommendation on the interference spectrum by ITU-R. The required criteria for the minimum allowable interference is also presented in terms of INR. In order to ensure the maximum detection probability of the radar under the mutual interference situation, only 5 % of detection range loss is allowed for the case of INR of ?6 dB, and required SNR is presented at each INR in terms of the detection range and detection probability. This result will be useful for establishing the interference protection criteria in the combined military radar systems.